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随着人们探知领域和空间的扩展以及电子信息业的日益增强,未来的服装将成为多功能便携式高科技产品。它除了具有传统服装的柔软舒适性、可穿戴性外,还将被赋予多种多样的功能特性。其中作为重要组成部分的导电纤维及织品已被广泛应用于抗静电及电磁屏蔽织物、智能服装、传感器件、超级电容器等领域。有机导电纤维的制备主要分为直接纺丝法、共混纺丝法和后处理法,其中后处理法因无需更换纺丝装置,操作简单,所制备的纤维电导率高而备受关注,但由后处理法所制备的导电纤维一般会存在导电层结构不稳定,难以进一步编织成织物等局限性。本论文以制备电导率高、结构稳定、机械性能强及功能多样的复合导电纤维为目标,采用聚氨酯纤维(PU)为基体,分别以聚苯胺(PANI)＝聚吡咯(PPy)和石墨烯(GS)为导电成分,制备出一系列较高品质的复合导电纤维,并对其应力响应与气敏响应特性进行较为细致的研究。主要研究内容和结论如下：(1) PANI/PU复合纤维的气敏特性研究：采用原位化学氧化法,制备PANI均匀包覆的PANI/PU复合纤维,其最大电导率可达0.023(Ω·cm)-1。通过调节苯胺单体的浓度,可控制导电层的厚度。PANI与PU纤维基体间较强的氢键作用保证了其较好的力学性能与结构稳定性。复合纤维对可挥发有机化合物具有一定响应,特别是对氯仿具有高度选择性。随着PU纤维基体尺寸的减小或PANI导电层厚度的增大,复合纤维对氯仿气体的响应更为灵敏且稳定性更佳。其响应时间一般在30 s左右,饱和响应系数为1.36,灵敏度为4×10-4ppm-1,检测限低至150 ppm,并具有较宽的线性响应范围。对氯仿气体的高选择性与响应性,得益于氯仿气体诱导PANI发生构象变化使PANI的电阻增大,同时所引起的PU基体吸附溶胀作用也破坏了PANI导电通道。(2)不同制备方法对PPy/PU复合纤维传感性能的影响：导电纤维通常采用同一体系中依次进行吡咯单体吸附和原位化学氧化聚合进行制备。我们对其进行改进,先将PU纤维在吡咯单体中溶胀,然后转移到含氧化剂的水溶液中进行吡咯的聚合。与在同一水溶液体系中所制备的导电纤维相比,采用分步吸附聚合得到的导电层更加均匀且结构更为稳定。分步吸附聚合法制备的PPy/PU复合纤维保持了PU纤维基体的高弹性,在应力作用下具有可逆的电阻响应行为,其灵敏系数为20,是同一体系中制备出的纤维的10倍。两种方法制备得到的复合纤维均表现出对氯仿气体的高度响应性。但同一体系中制备得到的复合纤维导电层厚薄难以控制,且对氯仿气体信号不稳定。两步聚合法制备得到的PPy/PU复合纤维对氯仿气体的响应更为灵敏可靠,其响应时间为36s,饱和响应系数为0.36,检测限低至150 ppm。(3) GS/PU及GS/PANI/PU复合纤维的制备及气敏特性研究：利用吸附在有机纤维上的苯胺与石墨烯的强相互作用力,将石墨烯吸附到纤维表面。再对苯胺单体进行清洗或氧化聚合,分别制备出GS/PU和GS/PANI/PU导电复合纤维,其电导率分别为7.8×10-3与1.2×10-2(Ω·cm)-1。两种纤维在应力作用下均表现出可逆的电阻响应行为,灵敏系数分别为10.8与6.2。但GS/PU对应力变化具有及时响应性,而GS/PANI/PU纤维的电阻变化有10 s的滞后性。GS/PU及GS/PANI/PU两种复合纤维对氯仿气体也表现出较高的响应性及回复性,响应时间在50 s左右,饱和响应系数分别为0.89与0.3。与GS/PANI/PU相比,GS/PU纤维导电层较薄,容易因PU的溶胀而遭到破坏,响应系数更高,但基线漂移更严重。