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近年来，基于导电高分子复合材料(Conductive polymer composites,CPCs)的柔性应变传感器在人体运动监测、人机交互、机器人等领域有着极大的发展潜能，受到研究者的广泛关注。CPCs的应变敏感性能与其导电网络的结构以及其在外场作用下的演变规律有着密切关系，导电填料是导电网络的基本组成单元。本论文以“结构”与“性能”之间的关系为主线，研究导电填料维度对柔性CPCs导电网络结构和应变敏感性能的影响机理，并通过构筑和调控CPCs导电网络结构实现对其应变敏感性能的调节，得出了一系列关于CPCs导电网络结构设计及CPCs外场刺激-响应性能调控的研究成果。主要内容如下: 1、探讨了导电填料维度对柔性CPCs体系应变敏感性能的影响。选用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)为基体，零维炭黑(Carbon black,CB)和一维碳纳米管(Carbon nanotubes，CNTs)作为导电填料，通过溶液共混法分别制备了CB/PDMS和CNTs/PDMS导电复合材料。研究结果表明，两种柔性复合材料的逾渗值均较低;其中，基于一维填料的CNTs/PDMS柔性复合材料的逾渗值（0.27wt.％）比CB/PDMS复合材料（0.96wt.％）的更低。单轴应变敏感响应测试中，在10％应变作用下，CB/PDMS复合材料的应变灵敏系数(Gauge factor，GF)为15.75，而CNTs/PDMS复合材料的GF为4.36，即基于零维填料的CB/PDMS柔性复合材料具有比CNTs/PDMS更高的灵敏度;基于导电通路和隧道导电理论，采用数学模型研究了CPCs应变敏感行为机理，分析了填料维度对CPCs应变敏感性能的影响机制差异。 2、在前述导电填料维度对CPCs单轴拉伸应变敏感性能影响的研究基础上，研究了在拉伸和压缩的循环加载-卸载作用下，不同维度的填料对PDMS基复合材料应变敏感性能的影响。在循环拉伸和压缩测试过程中，两种复合材料均展示出优异的可重复性和稳定性;由于零维CB自由度较高，一维CNTs长径比较大，填料维度和结构上的差异使得CB/PDMS复合材料展示出更加稳定的拉伸敏感行为，而CNTs/PDMS复合材料的拉伸敏感行为则表现出轻微的漂移和波动现象。为了展示两种复合材料作为柔性可穿戴应变传感器的使用潜能，在手套上组装了应变传感器用于监测手指运动，结果发现该复合材料表现出优异的响应稳定性和灵敏性。 3、选用热塑性聚氨酯(Thermoplastic polyurethane,TPU)作为对比基体，以CB和CNTs作为导电填料，制备了CB/TPU和CNTs/TPU两种复合材料，并对其应变敏感性能进行测试，进一步验证PDMS基导电复合材料体系中填料维度对柔性CPCs应变敏感行为的影响规律。结果表明，与CB/TPU复合材料相比（逾渗值为1.00wt.％，应变敏感范围为0-90％应变），CNTs/TPU复合材料具有更低的逾渗值(0.28wt.％)和更宽的应变敏感范围（0-135％应变）。在20％应变下，CB/TPU复合材料展示出更高的灵敏度（GF为10.8），CNTs/TPU复合材料的GF值为6.8。在循环加载-卸载过程中，两种复合材料均展示出非单调的“肩峰”现象。CB/TPU复合材料中，第一个峰(First peak)略高于第二个峰(Second peak);有趣的是，CNTs/TPU复合材料则呈现相反的现象。两种复合材料均表现出良好的可重复性、稳定性、可靠性和耐久性。两种TPU基复合材料之间电学性能和应变敏感行为之间的差异主要是由填料维度的不同以及应变作用下导电网络的不同演变机制导致的，这更好地验证了前述章节中填料维度对柔性PDMS基导电复合材料体系应变敏感性能影响差异的研究结果。 4、为了更好地监测具有较大形变的人体关节运动，柔性应变传感器需要具备高度的柔性和优良的敏感稳定性能。本部分基于前述研究基础，选用混杂的CNTs和CB作为导电填料(CNTs-CB)，通过溶液共混法制备了CNTs-CB/PDMS复合材料，运用混杂填料的协同作用调控复合材料的应变敏感性能。通过形貌分析，在复合材料中观察到桥接和重叠的混杂CNTs-CB填料结构。在单轴拉伸测试中，CNTs-CB/PDMS复合材料在较宽的应变敏感范围内（约300％应变）展示出优异的拉伸性能和较高的灵敏度（在0％-100％、100％-255％和255％-300％应变范围内GF分别为0.91、3.25和13.1），以及良好的线性伏安行为。在拉伸加载-卸载循环中，CNTs-CB/PDMS复合材料在不同应变作用下（50％、100％、150％和200％）展示出优异的可重复性、敏感稳定性和耐久性（在200％应变下的2500循环）。将CNTs-CB/PDMS复合材料贴附于不同的人体关节处组装可穿戴应变传感器，监测了相应部位的人体运动。CNTs-CB/PDMS复合材料所展示出的较宽的应变敏感范围主要归因于混杂型填料网络结构的设计和构筑。 5、为了更好地监测小应变且提高可穿戴电子设备的舒适性，本部分通过预先构筑导电网络的方式制备了电子织物基柔性应变传感器。选用棉织物为基底，通过浸渍石墨烯分散液的方法得到具有织物结构的导电棉织物，经PDMS封装，制得两种具有不同织物结构的棉织物基应变传感器(Cotton fabric based strain sensor,CFSS)，即CFSS-90°和CFSS-45°，分别代表棉纱线方向与拉伸方向分别呈90°和45°的试样。形貌分析发现经PDMS封装后，PDMS可以较好的渗入导电棉织物结构中对其进行包覆。CFSS-45°的强度和断裂伸长率分别为4.5MPa和75％，均高于CFSS-90°（1.75MPa和30％）。拉伸敏感测试中，CFSS展示了良好的线性伏安特性、快速的响应时间（约90ms），以及优异的可重复性、可靠性和耐久性（CFSS-45°在30％应变下拉伸10000个循环）;同时，该CFSS对小应变（约0.4％应变）具有优异的感知能力。 本研究对于CPCs基柔性可穿戴应变传感器的制备以及导电网络结构对CPCs敏感性能的可控调节具有一定的指导意义。