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近年来,基于柔性高分子材料的应变传感器（Flexible Strain Sensing Sensors,FSSS）在人机交互、电子皮肤、纳米发电机等领域展现出广泛的应用潜能,引起了研究学者的普遍关注。然而,目前FSSS的制备方法仍较单一,其传感机理和理论体系尚不完善;在兼顾FSSS可穿戴性及应变传感性能方面仍然存在较大的挑战。本论文通过FSSS的结构设计及导电网络构筑实现对其应变传感性能和可穿戴性的调控,为高性能柔性可穿戴材料的开发、研究及应用提供理论基础。具体研究内容和主要成果如下:1、通过“褶皱辅助裂缝”微结构的设计,实现了FSSS的高拉伸性和高灵敏度,在一定程度上克服了FSSS灵敏度和工作应变范围之间的相互制约关系。利用溶胀-超声方法,制备了碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）油墨/聚氨酯（Polyurethane,PU）纱线柔性导电复合材料。对纱线进行预拉伸,在纱线表面构建“褶皱辅助裂缝”微结构。微结构的设计归因于拉伸过程中CNTs油墨和PU纱线之间杨氏模量的不匹配及弹性基体的泊松效应。这种微结构赋予了传感器高应变传感灵敏度（200%应变时的敏感因子（Gauge factor,GF）为1344.1）及宽工作应变响应范围（0-200%）。此外,该FSSS还具有超低的检测极限（<0.1%应变）,优异的耐久性（>10000次循环）及出色的弯曲应变响应和稳定性。这种高性能的FSSS可以实现全方位的人体运动监测。2、通过设计具有模量可调控的聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAM）水凝胶作为柔性高分子基体,改善了FSSS的可穿戴性。利用氯化钙/无水乙醇的离子交联作用和离子导电网络的构筑制备了高拉伸和生物相容的PAM/海藻酸钙（Calcium alginate,CA）（PAC）水凝胶。大变形条件下,海藻酸钠和Ca2+之间的动态离子键成为“牺牲键”,有效地耗散能量,而PAM链则弥合裂缝并稳定网络,赋予水凝胶出色的机械性能。水凝胶柔性材料表现出高拉伸性和可压缩性及良好的自恢复性。PAC水凝胶FSSS具有令人满意的感测范围（0-1700%）,可以精确地检测动态应变（20-800%应变）,同时具有快速的响应时间（800 ms）和长时间的稳定性（200个拉伸-回复周期）。低模量PAC水凝胶具有良好的皮肤适应性,能够很好的改善可穿戴性。组装成的FSSS可以监测和区分复杂的人体运动。3、通过设计更加完善的导电网络,实现了导电水凝胶FSSS灵敏度的较大提高。利用明胶与导电聚合物间良好的亲和力,以本征型导电聚合物聚（3,4-乙撑二氧噻吩）/聚对苯乙烯磺酸（Poly（3,4-ethylene dioxythiophene）:poly（styrene sulfonate）,PEDOT:PSS）作为导电成分构筑导电网络,采用原位聚合法制备了可拉伸、柔韧且导电的PAM/明胶/PEDOT:PSS复合水凝胶。聚合物链之间的物理缠结和丰富的动态氢键赋予了复合水凝胶优异的机械性能和自恢复能力。导电水凝胶FSSS具有良好的灵敏度（GF=1.58）,超宽的感应范围（0-2850%应变）,短的响应时间（200 ms）和出色的稳定性（1200次循环）,这种优异的应变传感能力赋予了FSSS有效的识别力,可检测复杂的人体运动。重要的是,水凝胶装置还可充任可拉伸（300%应变）的摩擦电纳米发电机（Stretchable triboelectric nano generator,STENG）,实现有效的能量收集。在单电极工作模式下,STENG可产生26.9μA的短路电流,383.8 V的开路电压和92 n C的短路转移电荷。应变传感和能量收集的综合能力使这种水凝胶可用于高性能自供电可穿戴设备和可拉伸电源。4、通过无机纳米材料的纳米效应和水凝胶自身交联的协同作用,设计了一种超高拉伸和模量可控的FSSS。以CNTs作为导电填料,使用蒙脱土（Montmorillonite,MMT）作为CNTs的分散剂,将MMT分散的CNTs掺入PAM水凝胶中,成功制备了具有出色应变传感性能的超拉伸PAM/MMT/CNTs（PAMMC）纳米复合导电水凝胶。MMT不仅有利于CNTs的均匀分散,还可以有效增强所得水凝胶的机械性能。单轴拉伸试验表明,纳米复合水凝胶具有出色的柔韧性,可以拉伸至4210%的应变。此外,PAMMC水凝胶FSSS具有良好的灵敏度（GF=1.39）和非常宽的响应范围（0-4210%应变）,并且可以精确地检测超宽范围的动态应变（5-2500%）。它还具有快速的响应时间（300 ms）、优良的耐久性和再现性（500个拉伸-回复循环周期）。该FSSS可以检测各种复杂的人体运动。5、导电水凝胶用作可穿戴电子设备时需要保持良好的稳定性,尤其是温度低于零度及长期放置时,材料中水分极易挥发,这常导致材料的传感信号不稳定。利用丙三醇较低的蒸汽压和吸湿性,本部分通过简单的溶剂置换法部分替代上述PAMMC纳米复合导电水凝胶中的水分子制备了一种抗冻、抗干燥的有机水凝胶。该有机水凝胶展现出持久的保湿能力（8天）,优异的抗冻性（-30°C）和出色的机械柔韧性。得益于该有机水凝胶固有的拉伸性和稳定性,组装的FSSS具有极宽的应变感应范围（>4196%应变）和高的灵敏度（GF=8.5）。更重要的是,该FSSS在空气中可以承受超过2000次的加载-卸载循环,具有优异的稳定性和耐久性。此外,极低的温度（-30°C）下,抗冻有机水凝胶在比较宽的应变响应范围（1000%应变）内具有高的灵敏度（GF=3.37）。该FSSS可以实现不同环境下的人体运动监测,本研究对极低温度下人造皮肤、智能通讯和人机交互的开发具有极大的潜在应用价值。