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无人变体飞行器是未来军事斗争的重要载体,对其机体结构形变的精确感知是影响其任务成功性的重要因素。传统应变传感器应用于无人变体飞行器时具有刚性、体积大等诸多局限性,迫切需要研究一种柔性、可粘附的新型应变传感器。近年来,新兴材料石墨烯薄膜由于其优异的力学、电学等特性,已成为柔性应变传感领域的研究热点。但目前,该领域的研究多集中于石墨烯器件的结构、工艺上,应变敏感机理差异较大且尚不明确。同时,石墨烯材料制备条件严苛,工艺复杂,成本高昂,难以在工程中实际应用。针对该问题,论文从低成本、灵敏度与量程相互平衡的角度出发,对两种低成本制备方法得到的石墨烯膜的应变机理与传感器的设计制造工艺开展深入研究。论文主要内容包括:1、基于导电路径破坏理论的薄膜应变敏感机理与传感器结构工艺设计在充分调研薄膜应变敏感机理与石墨烯薄膜材料内部结构的基础上,结合薄膜应变传感器现有敏感机理研究成果,提出了基于纳米片重叠理论与导电路径破坏理论相结合的石墨烯薄膜应变敏感机理,推导出了敏感电阻的趋势变化模型,实现了对内部结构不同的薄膜应变敏感材料的特征描述。2、基于镍基CVD石墨烯膜的柔性应变传感器以镍基CVD(Chemical Vapor Deposition,化学气相沉积法)石墨烯膜为敏感材料,对传感器的制作过程和工艺进行了研究,探索了一种新颖的石墨烯转移工艺。分别以3M胶带以及聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)两种材料作为柔性基底,设计并制作了基于3M胶带-CVD石墨烯结构和基于PDMS-CVD石墨烯结构的柔性应变传感器,并对两种传感器的性能进行了测试与对比分析。结果表明,PDMS-CVD石墨烯结构的总体性能优于3M胶带-CVD石墨烯结构。3、基于真空抽滤石墨烯膜的柔性应变传感器对真空抽滤石墨烯膜的制备过程和工艺进行了研究,制备了真空抽滤石墨烯膜。在此基础上,以PDMS材料为柔性基底,设计并制作了基于PDMS-真空抽滤石墨烯结构的柔性应变传感器,并对传感器特性进行了测试与对比分析。结果表明,与PDMS-CVD石墨烯结构相比,PDMS-真空抽滤石墨烯结构具有相对较高的GF值(Gauge Factor,规格因数),但稳定性不佳。总之,论文提出的石墨烯柔性应变传感器机理和设计制造的三种石墨烯柔性应变传感器,可为无人变体飞行器机体结构形变的精确感知技术的进一步探索提供理论基础和基本感知手段。