传感器件作为柔性电子学或塑料电子学的一个分支领域,日益发展成为了融合电子科学、材料科学、计算机科学等多个领域的重要研究方向,在可穿戴式或植入式器件、人机交互、智能假肢、柔性机器人等领域具有广阔的应用前景。回顾近年来柔性传感器的发展历程,一方面,本征柔性材料的研发赋予了器件优良的机械特性,尤其是聚合物材料作为新型信息功能材料具有制备简单、性质可调控、对环境敏感的优点,可作为各类传感器件中的敏感材料;另一方面,传感原理的探索和传感器件结构的完善使得各类柔性传感器在性能表现上不断地得到改善,灵敏度、线性度、检测范围、响应时间、稳定性等基本参数的提升有利于提高传感器在实际应用中的价值。因此,材料与器件领域的探索相辅相成,共同推动着柔性传感器的完善。为满足传感器与应用场景的适配,提高传感信息的可获得性和可利用性,柔性传感器的研究对象从单个器件转移至整个模块甚至系统。无线传输、多模块传感、大规模集成、智能反馈等功能与传感器相结合,实现传感系统层面的功能优化与整合,提高在穿戴式传感、即时信号监测、智慧感知与决策等方面的应用价值。因此,如何从材料与器件角度对传感器的性能进行优化,并实现与各种功能技术的兼容与结合,构建功能完备的柔性传感系统成为了当下和未来的研究方向与热点。本文中将分别以气体传感器、压力传感器、温度传感器为研究对象,基于聚合物敏感材料进行器件设计,在传感性能提升的基础上进行无线传输与多模块传感与解耦的功能集成。具体内容如下:一、基于聚苯胺的超灵敏气体传感器的研究。我们以对甲苯磺酸铁为掺杂剂和交联剂,合成了具有多孔结构的聚苯胺,实现了对于氨气和有机胺的超灵敏检测。聚苯胺的掺杂/去掺杂效应使得其电导率对于氨气分子敏感,聚苯胺纳米线堆叠有利于微结构间的电荷输运,多孔结构有利于为气体分子提供吸附和反应活性位点。因此,对甲苯磺酸基团掺杂的聚苯胺对于表现出了对于氨气的超灵敏响应,对于5 ppm氨气有225%的电阻响应,高于其他聚苯胺体系的传感器。值得一提的是,该体系聚苯胺对有机胺分子也有高灵敏的响应,首次实现了对于5 ppm的腐胺、尸胺的高灵敏电阻式测量,响应分别为46%、17%,为检测有机胺提供了一种新的思路,避免了复杂的制样与分析过程,降低了分析成本,有利于与其他电学系统的集成。聚苯胺对胺类气体的高灵敏度、选择性和稳定性使其在食物腐败检测方面表现出了巨大的应用价值和意义。二、基于近场通讯技术（NFC）的用于食物腐败检测的无线传感器的研究。商用的NFC标签可以与智能手机实现无线通信,我们通过引入气敏聚苯胺材料赋予NFC标签无线传感的功能。我们利用喷墨打印或滴涂的方式将聚苯胺沉积在NFC标签的线圈上,气敏聚苯胺由于具有较低的初始电阻和较高的气敏电阻响应,充分发挥了“开关”的作用,控制标签与智能手机的通断。我们利用了“串联式”、“并联式”改造方法改造NFC标签,分别构建了“关闭”型、“开启”型无线传感器,比较了不同的改造方法对于标签谐振频率f0和反射系数S11的影响。其中,“开启”型传感器具有更高的选择性。聚苯胺在便签中出色的“开关”作用使得我们实现了对于食物腐败的非接触式无线检测,借助于手机终端即可获知食物的腐败情况,这有助于在智能家居与食物运输、存储等环节实现快速、即时、低成本的检测。三、基于壳聚糖的可解耦压力/温度双模传感器的研究。我们构建了以壳聚糖为介电层的双功能传感器,实现了对于压力、温度的线性响应,并且基于频率调控效应实现了双指标解耦。在压力传感部分,壳聚糖作为固体电解质可以引入双电层效应,金字塔微结构化电极使得双电层电容对压力的响应主要来源于壳聚糖介电层与金子塔微结构接触面积的变化。压力与接触面积的线性关系使得传感器的压力-电容响应在较大的压强范围保持了良好的线性关系,保证了灵敏度的均一性(0.40 k Pa-1～0.75 k Pa-1或者6.49 p F/k Pa～11.60 p F/k Pa),尤其是在高压强范围内不会出现明显的衰变。在温度传感部分,壳聚糖的导电率和介电常数对温度变化敏感,温度升高导致壳聚糖中自由可移动的离子数目和迁移能力提高,因此该温度传感器具有25.6 p F/℃的线性响应,高于同类型的电容式温度传感器。基于壳聚糖的压力/温度双模传感器展现出了良好的频率响应特性,即激励频率可调控整体的输出电容值。基于该效应,双模传感器在不同频率下对于压力和温度分别表现出不同的线性灵敏度,因此我们通过构建电容与压强、温度的混合线性模型即可根据不同频率下的混合电容响应求解出对应的压强与温度,准确性可达90%以上。这种在单一器件中实现的解耦方法避免了复杂结构设计,而且可以继续推广到更多指标的解耦中,对于多模传感器件设计具有重要的借鉴意义。