可穿戴电子器件及集成系统市场的迅猛发展,推动了各种高性能柔性可拉伸电子器件的研发进程。而可穿戴系统中往往需要将多种功能性器件进行互连,以提供集成的功能,因此,实现独立可拉伸电子器件间稳定连接的可靠互连策略至关重要。本研究以高性能且可拉伸的互连接头为研究目标,首先对无焊料可拉伸互连接头（solderless stretchable interconnections.SLSIs）进行材料选择及结构设计,制备出仿生导电微柱结构（conductive micro-bridges,CMBs）导体,通过在其表面定向分布的粘附性聚合物（adhesive polymer,AP）实现SLSIs稳定的电学及力学互连。测试并优化了SLSIs拉伸时的导电性能。同时,基于金裂纹形貌、电学导通唯象模型和有限元模拟分析了可拉伸导体及互连接头的导电机理,以及CMBs对导体及SLSIs的应变调控作用。最后,针对SLSIs开展了工程应用研究。具体研究内容如下:在可拉伸互连接头（SLSIs）的构建方面,基于有限元模拟分析了不同中间层材料杨氏模量对SLSIs在拉伸时应变分布的影响,确定了互连中间层的材料聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）及其互锁的CMBs结构,通过上下层导体交互时CMBs的互锁配对形成可拉伸的弹性互连结构。基于有焊料接头软/硬界面处因杨氏模量差异而引起的应变局部化,设计出了可拉伸接头的无焊料互连方案对接头进行了应变分布调控。设计并制备了聚多巴胺-丙烯酸（poly-dopamine acrylic acid,poly-DA）,得到的AP在金薄膜导体表面的粘附性强（大于金薄膜在弹性基底表面的剪切粘接强度,剪切强度约为420 k Pa）。并通过对CMBs导体表面的氧气等离子体预处理使其具有了超浸润性（润湿角近0°）。AP在CMBs导体表面经历浸润和退浸润的两个过程后,在CMBs结构底端形成了微环型分布。AP在CMBs导体表面的定向分布为互连接头提供了可靠的电学互连通道及稳定的粘附力（最大拉伸形变量为52%、最大应力值为360 k Pa）。在可拉伸微柱结构（CMBs）导体及可拉伸互连接头（SLSIs）的电学性能方面,对CMBs导体在拉伸过程中的电阻变化率进行了优化（拉伸形变量为50%时,电阻变化率仅为11.27）,CMBs能够有效改善由AP导致的接头电学性能较差的问题,当金薄膜导体层厚度为60 nm时,接头的导电性能最优。而CMBs结构高度的增加（高度为30μm、70μm和120μm时）能够有效提高互连接头的电学性能。优化后SLSIs的初始电学性能及拉伸时的导电性能优异,初始阻值最低为19.9Ω ,拉伸形变量34.0%时电阻变化率仅为4.5。并且,SLSIs在500次循环拉伸过程中表现出了优异的稳定性。在可拉伸互连接头（SLSIs）的导电机理研究及应变分布调控方面,基于金薄膜微裂纹所形成导电网络的电学导通唯象模型,结合对不同种类导体的扫描电子显微镜观察图,分析了AP对CMBs导体在拉伸时的导电性能影响。构建了SLSIs的力学模型,通过有限元模拟研究了CMBs尺寸对可拉伸导体及SLSIs基底的应变分布调控规律。同时,结合有限元模拟与实际测试结果判断出SLSIs在发生拉伸且未脱粘时的失效形式为:接头边缘位置结构突变处应力集中导致局部应变过大,使得此处导体表面的金薄膜产生贯穿性裂纹,进而导致接头的电学失效。在基于可拉伸互连接头（SLSIs）的全可拉伸（all-stretchable）平台构建方面,通过SLSIs在可拉伸电路基底表面互连了可拉伸应变传感器及可拉伸超级电容器,得到了全可拉伸的数据采集平台。将应变传感信号采集系统应用于人体手腕关节处,对系统采集的信号进行处理,得到ΔR/Δε数据并通过其数据值确定了全可拉伸系统能够承受的应变范围。当拉伸变形量高达15%时,此全可拉伸应变-电学信号采集平台在不同运动频率下仍能表现出优异的电信号采集和监测功能。