柔性应变传感器是高级人机交互式界面的重要组成部分,尤其是当涉及到许多需要检测手指触摸感应的移动和生物医学设备。为了提高其传感的灵敏度、扩大可探测应变范围,组装在柔性衬底的金纳米颗粒已被广泛用来制备高灵敏性的应变传感器。本文采用一种对流自组装技术精确调控在衬底上金溶胶的接触角,组装出单层金纳米颗粒条带,以此作为柔性应变传感器的活性单元。系统研究了自组装过程中接触角的调控对颗粒排列的影响和这种颗粒为基础的传感器的各种传感性能,论文主要内容分为以下几个方面:1.本文采用传统的液相还原法制备了颗粒尺寸均匀形状规则的球形金纳米颗粒。同时,对传感器的制备工艺以及本论文中传感器的性能测量技术进行简要介绍。2.对利用对流自组装技术制备单层紧密排列的金纳米颗粒条带做了详细的探究。通过这种对流自组装技术,可以精确调节金溶胶与衬底之间的接触角大小,并且可以借助劈尖干涉原理来定量的计算接触角的大小。然后,研究还发现金纳米颗粒的自组装严格地依赖于接触角,只有当接触角≥4.2°时,纳米颗粒才会自发的沉积;精确调节金溶胶接触角,使其大小在临界角4.2°附近时,可以实现单层纳米金颗粒的条带的组装。最后由SEM形貌表征图可知组装的单层排列的金纳米颗粒阵列具有几乎相同的间隙且间隙大小在纳米级分布。3.系统性的研究了以金纳米颗粒为传感单元的柔性应变传感器的传感性能。研究中的重要发现是本文所设计的这种应变传感器在压缩状态下的电传导和机械位移之间是线性关系;研究证实由于其快速时间响应,应变传感器可以准确跟踪各种波形的机械刺激信号以及频率在10 Hz以内的正弦波。尽管关于传感器的研究很多,但是这种准确跟踪现象首次被报道。另外,传感器灵敏性研究表明这种以纳米颗粒为基础的应变传感器具有低至9.4×10-5的探测极限和高达70的应变灵敏系数,这使得它特别适合于灵敏的手指触摸传感。最后研究了传感器的耐疲劳性,实验证实在循环加载、卸载9000次后,应变传感器输出的电信号的衰减可以忽略不计。