近年来,静电纺丝纳米纤维因其长径比高、比表面积大、结构可控、形貌多样被广泛研究。石墨烯气凝胶也因为高孔隙率、高比表面积、低密度和良好的压缩性引起人们的关注。本文从静电纺丝纳米纤维的结构设计和表面处理入手,对纳米纤维的结构进行设计使其具有功能性,并将表面改性后的纳米纤维作为增强材料开展研究工作。不仅制备出具有Janus结构的功能性纳米纤维,还将表面改性后的静电纺丝纳米纤维作为增强材料制备纳米纤维/石墨烯气凝胶,具体研究内容如下:(1)通过静电纺丝技术和热处理工艺,结合针头设计,制备出具有Janus结构的CoOx/C纳米纤维。探讨了纺丝参数和热处理温度对具有Janus结构的纳米纤维的形貌、结构及组分的影响,并对其催化活性进行测试。实验结果表明最佳制备条件为:10 wt%的PAN/DMF溶液,纺丝液B为14 wt%的PVP/DMF溶液,金属盐浓度为PVP的30%,静电纺丝工艺参数为:接收距离15 cm,纺丝电压17 kV,纺丝液流速为0.002 mL min-1,预氧化温度为260℃,碳化温度为800℃。得到的CoOx/C Janus纳米纤维具有明显的Janus结构,对氧还原有明显的电催化活性。(2)通过结合静电纺丝、水热法和冷冻干燥法,选用一维纳米纤维和二维石墨烯纳米片作为原料,制备纳米纤维/石墨烯杂化气凝胶,探索了氧化石墨烯溶液浓度、还原剂、水热反应温度和时间对气凝胶形貌的影响。实验结果表明,最佳的实验条件是氧化石墨烯浓度为3 mg mL-1,还原剂选用抗坏血酸,纳米纤维和氧化石墨烯的质量比为1:1,水热反应温度为90℃,水热反应时间为6 h,制备所得纳米纤维/石墨烯杂化气凝胶具有“层状结构+孔结构+纳米纤维”的多级微观结构。(3)将纳米纤维/石墨烯杂化气凝胶用作压阻传感器,对其力学性能和压阻传感性能进行测试。实验结果表明,纳米纤维和氧化石墨烯的质量比为1:1时可以得到性能最佳的纳米纤维/石墨烯杂化气凝胶,其压缩应力最高可达43.54 kPa,高于石墨烯气凝胶;压阻性能优异,压缩后可迅速回弹,信号响应迅速(最快可达37 ms),呈现线性灵敏度,可监测脉搏和声带的振动,指关节、腕关节以及膝关节的运动。