可穿戴应变传感器被广泛用于柔性电子设备、生物监测等领域。柔性导电高分子纳米纤维复合材料具有良好的亲肤性、独特的多孔结构以及透气性,成为可穿戴应变传感器的理想材料。本论文通过超声驱动石墨烯在纳米纤维表面的组装,制备了导电高分子纳米纤维膜。通过表面改性和结构设计赋予复合纤维膜超疏水性能。论文深入研究了材料的结构和性能的关系,并探究了其作为应变传感器时的传感机制。论文主要由三个部分构成:1.利用静电纺丝获得聚氨酯(Polyurethane,PU)纳米纤维,通过超声驱动在PU纳米纤维的表面包裹一层石墨烯(graphene),用聚多巴胺(Polydopamine,PDA)进行改性,最后用 1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇(1H,1H,2H,2H-perfluorodecanethiol,PFDT)进行疏水处理。制备得到的导电高分子纳米纤维复合材料(CPNCs)具有独特的聚合物核/石墨烯壳的结构,即使在恶劣的环境下也能显示出超疏水性。PDA的引入不仅改善了单个石墨烯片之间的界面相互作用,而且改善了石墨烯与PU纳米纤维之间的相互作用。与PU纳米纤维膜相比,它们的机械性能(包括杨氏模量,拉伸强度和断裂伸长率)得到了显著改善。当CPNC用作应变传感器时,它显示出高拉伸性、可控制的灵敏度、出色的循环稳定性和耐用性。基于CPNC的应变传感器可以附着在皮肤上,精确监控不同微小或大的人体运动,在可穿戴设备中具有广阔的应用前景。2.通过静电纺丝技术制备PU纳米纤维膜,在超声作用下将graphene组装到PU纳米纤维表面,然后拉伸纤维膜在石墨烯壳层形成空隙,再次通过超声驱动使二氧化硅(SiO2)纳米颗粒吸附到上述空隙中的纤维表面,最后释放应力,纤维膜回复到无拉伸状态,制备出具有多层级结构的超疏水导电纳米纤维复合材料(SCNC),其具有SiO2/graphene壳和PU纳米纤维核的微结构。Graphene和SiO2纳米颗粒的引入提高了PU纳米纤维膜的杨氏模量和拉伸强度,而保持其断裂伸长率。SCNC经过循环拉伸或磨损,几乎可以保持超疏水性和导电性。当用作应变传感器时,SCNC具有高拉伸性、可靠性和良好的耐用性,并且可以在恶劣环境中使用。SCNC传感器可以用于监测全方位的人体运动,使其在可穿戴设备中具有广阔的应用前景。3.通过静电纺丝技术制备得到PU纳米纤维膜,利用超声驱动将graphene组装到处于拉伸状态下的PU纳米纤维表面,纤维膜松弛后最终得到表面具有褶皱的“花瓣状”形貌的graphene/PU复合材料。制备过程简单,且材料具有良好的导电性,疏水性能也得到极大的提高。当用作应变传感器时,由于独特的褶皱结构,显示出优异的传感性能,高灵敏度以及出色的循环稳定性。