在传感元件的基片表面成型微结构能有效提高其灵敏度等性能。本文采用单螺杆混炼挤出制备热塑性聚氨酯/短切碳纤维/碳纳米管（TPU/SCF-CNT）导电复合材料,并研究其电导率和柔软性等性能。采用模压成型方法制备TPU/SCF-CNT复合材料复制物,其表面上具有倒金字塔微结构阵列,采用复合材料复制物和相应的平整片面对面的形式进行封装制备传感元件。研究倒金字塔微结构阵列、复合材料柔软性和倒金字塔微结构基片数量对传感元件灵敏度、迟滞性和稳定性等性能的影响。在TPU/SCF-CNT复合材料中,SCF和CNT相互搭接共同构成导电通路。导电填料的加入使复合材料的熔体强度和剪切黏度提高,柔软性降低。使用硬度最低的TPU制备的SCF和CNT含量分别为10 wt%和3 wt%的复合材料（TPU3/S10-C3）柔软性最高。压力作用下传感元件内复制物和平整片之间的接触电阻因倒金字塔底棱的形变而降低,故倒金字塔结构传感元件的灵敏度高于相应的平面结构传感元件,其中使用CNT含量为3 wt%的复制物和平整片制备的传感元件的灵敏度最高(3CNT-m,灵敏度为0.106k Pa–1、0～7 k Pa)。此外,3CNT-m的响应时间为0.07 s、迟滞性系数为7.94%,且具有良好的循环响应稳定性和耐久性（稳定性误差6.15%）。仿真结果显示,受压时,倒金字塔微结构阵列所受作用力集中在倒金字塔底棱上,底棱产生形变。虽然使用以TPU3/S10-C3复合材料成型的复制物和平整片制备的传感元件（Sensor-3）的迟滞性系数稍大（10.04%）,但其在0～2.5 k Pa的线性区内具有0.32 k Pa–1的灵敏度,这是因为该复合材料的柔软性最高,故压力作用下,复制物表面倒金字塔底棱形变量较大,复制物和平整片内部导电通路增加量较大。制备的3种传感元件均具有快速响应的特性（响应时间<100 ms）,且能在500 s（约1580次）的循环压缩/释放测试（峰值压力约3 k Pa）中保持较为稳定的电阻响应。由于增加了接触电阻变化量及其在总电阻变化量中所占的比例,故随着倒金字塔微结构基片数量增加,传感元件的灵敏度和稳定性提高,迟滞性降低。三层倒金字塔微结构基片传感元件的灵敏度为0.36 k Pa–1,稳定性误差为14.52%,迟滞性系数为4.15%。