本文在异相凝聚法制备聚苯乙烯/石墨烯复合微球的基础上,通过调控氧化石墨烯在复合微球表面和介质中的分配,将其应用于高导电性纳米复合材料和高灵敏及宽工作范围柔性应变传感器的制备。研究工作简述如下:1、高度有序三维网络结构聚苯乙烯/石墨烯复合材料的制备及其导电性能研究聚合物/石墨烯导电复合材料因其在涂料、电池、传感等诸多领域的巨大应用潜力而受到研究者们的关注。但通过常规的加工方法在制备复合材料时无法避免石墨烯在聚合物基体中的团聚并且对石墨烯分散状态的控制能力有限,从而导致材料在较低石墨烯含量下很难有效提高其导电性能。为了更有效地控制复合材料的结构进而获得更优良的性能,在本研究组之前所提出粒子构建法的基础上,我们提出了一种简单实用的异相凝聚-抽滤浇铸相结合的方法,即,根据在异相凝聚过程中,氧化石墨烯(GO)在复合微球表面和介质中存在一定的分布,通过对相关参数的调控并采用抽滤的方式,可以将游离状态的氧化石墨烯纳米片沉积在复合微球之间,再通过后续的还原和模压加热处理,进而制备得到具有石墨烯三维网络-二维取向的二元结构复合材料。该复合材料在r GO含量仅仅为2.10 vol%时即具有1344.3 S/m的高电导率。在本文中,我们详细地讨论了聚苯乙烯微球粒径、石墨烯含量、制备方法以及抽滤条件等参数对复合材料结构及其电性能的影响。结果表明,复合材料的结构长程有序且一定程度可控,结构与电性能之间存在明显的相关性。2、具有聚苯乙烯/石墨烯导电微球阵列结构的高性能柔性传感器的制备与性能研究在过去的十年中,可拉伸应变传感器由于其巨大的应用潜力而受到广泛关注,但是获得同时具有高灵敏度和宽工作范围的传感材料仍然是一个挑战。为此,我们利用聚苯乙烯/石墨烯复合微球所具有的导电特性,设计了一种由其形成的微球阵列和混杂其中的石墨烯纳米片构成的二元结构。这种独特的二元结构可以产生一定的架桥效应,从而提高传感器的灵敏度(GF=481)和拓宽其工作范围(最大传感应变为104.5%),有效地解决上述的关键性问题。并且,该结构具有良好的稳定性,经3000次循环拉伸后,传感性能没有明显的变化。此外,我们在二元结构的基础上又引入一维氧化碳纳米管或银纳米线,形成一维、二维和三维相结合的多重结构以进一步增强分裂-架桥效应,从而使传感器的灵敏度和工作范围再次得到改善(GF=1171,最大传感应变为134.4%)。研究证明,该传感器结构简单、规整、可控,在用于人体运动检测和物体质量检测等多方面具有显著的应用前景。