摘要
柔性电子属于一种新兴的电子技术，在智能穿戴、医学诊断、健康监测和人机交互等领域具有巨大的发展潜力，因此引起了人们的极大兴趣。作为柔性电子中不可分割的一部分，柔性传感器可以将外界复杂多样的刺激信号转换为可检测的电信号。然而，目前大多数柔性应变传感器面临着功能单一、检测方向单一的问题。基于此，本论文以高导电性、大比表面积的二维（2D）还原氧化石墨烯（RGO）为共同的研究对象，通过复合不同的一维（1D）纳米材料来形成丰富的导电通路，设计独特的微结构并得到了柔性应变-温度双模式传感器和柔性多方向应变传感器。具体研究内容如下： （1）研究了基于多壁碳纳米管@还原氧化石墨烯（MWCNTs@RGO）的全碳基柔性应变-温度传感器。该传感器是采用简易、可控的真空抽滤和化学还原法合成了复合薄膜，经聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装制得。2D结构的RGO纳米片的滑移和裂纹扩展机制为实现高灵敏度提供可能性，同时，1D结构的MWCNTs作为“桥梁”确保了传感器的导电通路的连接。得益于活性材料之间的协同作用以及活性材料与PDMS之间强的黏附力，该传感器具有出色的应变传感性能，包括高灵敏度（高达1888）、超低检测极限（0.05%）、快速响应（57ms）和耐用性（8000次长循环）。此外，由于温度改变时，全碳材料网络中的电荷传输行为，该传感器还表现出对温度响应的能力（温度灵敏度为-0.32%℃-1）。值得注意的是，应变诱导产生的微裂纹和PDMS的热膨胀提升了传感器对热刺激的灵敏度。基于MWCNTs@RGO全碳基柔性应变-温度传感器优异的性能，其不仅可以监测人体的生理信号，还可以检测物体表面温度并进行热管理，展现了其在日常生活的应用潜力。 （2）研究了基于氧化钒@还原氧化石墨烯（VOx@RGO）的多方向柔性应变传感器。该传感器是采用水热、冷冻干燥和氮化工艺合成VOx@RGO复合材料，利用预拉伸策略构造微裂纹和褶皱结构，并取两个具有微结构的半封装器件进行交叉堆叠制得。1DVOx纳米线/棒和2DRGO之间的协同作用以及合适的氮化温度，改善了单方向应变传感器的导电性以及传感性能。微裂纹和褶皱微结构的构造赋予了传感器在X方向和Y方向上的性能差异性（最大GF：X方向为387，Y方向为966）。活性层与柔性基底之间强黏附力，使得该传感器无论是在X方向还是Y方向，循环4000次后电阻未发生明显衰减。根据传感器在X方向和Y方向的性能差异性，组装的传感器表现出对多方向应变识别的能力（选择性为1.39），这对于实现检测复杂的人体运动具有重要意义。
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