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可穿戴电子具有实时感知、记录、分析等功能,使人随时随地掌握自己所需要的信息,从而使信息通信和日常生活无缝对接。作为“穿戴”在人身体上的电子设备,需要更贴合人体表形状、实现对人体的兼容性、对人体信号更高的敏感性以及更大的便捷性和实用性。本文以银纳米线(AgNW)导电薄膜为研究对象,以压力、拉伸传感器和有机太阳能电池为载体,重点研究了基于溶液工艺的AgNW柔性/拉伸导电薄膜在压力、拉伸传感器和有机太阳能电池的应用。从提高器件的柔韧性、传感灵敏性、使用寿命和降低重量等方面展开了一系列的工作,并结合导电薄膜的表面形貌、光电性能和机械性能,探索了导电薄膜与压力、拉伸传感器和有机太阳能电池的内在联系,为可穿戴传感器和太阳能电池的进一步发展提供了思路。主要的研究内容包括:(1)开发了一种适合在柔性衬底上加工的AgNW导电薄膜。以超长径比的银纳米线和乙醇稀释的高导电性聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)为原料,在室温条件下通过溶液工艺制备了高导电性、透光性和机械柔韧性的复合导电薄膜。将复合导电薄膜应用到柔性电容式压力传感器和太阳能电池中。所制备的压力传感器的灵敏度是以氧化铟锡(ITO)为电极的传感器的3倍,4×4压力传感器矩阵能够准确地采集与传输物体空间位置的电子信号;所制备的电极太阳能电池光电转换达到1.83%,表明导电薄膜在光电器件中具有应用潜力。(2)通过对AgNW-PEDOT:PSS复合导电薄膜稳定性的研究表明,由于PEDOT:PSS的亲水性导致的吸水和酸性特性对AgNW的腐蚀,致使薄膜的导电性下降而导致薄膜的稳定性差。而经有机碱(胍)处理成pH中性的PEDOT:PSS后,改善了对水的敏感程度,与AgNW复合后形成的导电薄膜在不损失导电性、透光性和机械柔韧性的条件下在空气中的稳定性、热稳定性以及长时间负载大电流时的稳定性均有明显的提升。利用稳定性提高的导电薄膜和以碳酸氢铵发泡剂制备的多孔结构PDMS压力敏感薄膜构建了电容式的压力传感器。结果表明,以多孔PDMS为敏感层的传感器的灵敏度提升了约6倍,同时传感器高灵敏度的范围也得到扩大。将传感器分别置于手腕处和鞋垫下,实现了实时监测手腕脉搏信号和足底压力分布信号的功能,为传感器在人体健康方面的应用奠定了基础。(3)采用剥离工艺改善AgNW导电薄膜的表面粗糙性,研究了AgNW的几何尺寸、聚合物的肖氏硬度以及分离层的使用对AgNW聚合物导电薄膜表面形貌的影响。短长径比的银纳米线更容易被转移到弹性薄膜PDMS中,但薄膜表面粗糙性大。而采用热交联聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及在玻璃上增加氢氧化钠(NaOH)分离层,能够转移超长径比的AgNW。所制备的AgNW/PMMA导电薄膜具有低表面粗糙度、高导电性、透光性和机械柔韧性。将AgNW/PDMS和AgNW/PMMA导电薄膜分别应用于压力传感器和有机太阳能电池中。所制备的压力传感器的灵敏度是铝箔为电极的传感器3倍。在太阳能电池中,通过引入氧化锌(ZnO)纳米晶有效改善了阴极界面,提高了器件的光电转换效率和寿命。以pH中性的PEDOT:PSS与氧化石墨烯(GO)共混改善了AgNW导电薄膜的界面,在不影响PEDOT:PSS-GO/AgNW导电薄膜稳定性的条件下取得与酸性PEDOT:PSS器件相似的性能。(4)采用线棒刮涂的方式制备大面积的AgNW导电薄膜,研究了刮涂工艺对薄膜光电特性的影响。将所制备的透明导电薄膜应用到拉伸传感器中,通过减小PDMS衬底的厚度,提高传感器在拉力作用下的拉伸比例和重量,减小拉伸传感器被人体的感知程度,实现了传感器对人手指和颈部弯曲运动的检测。将所制备的轻薄透明的导电薄膜应用到电容式压力传感器中,通过改进器件的结构提高了传感器的灵敏度,降低了传感器的重量,并利用该传感器实现了对人体手腕脉搏信号和呼吸信号的实时检测。