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力敏传感器是一种可以将复杂力学物理量按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,其性能和应用领域主要取决于力敏敏感材料。目前力敏敏感材料主要包括:半导体、金属及合成材料和碳系材料。其中石墨烯因其独特的二维结构和优异晶体品质,使其具有优良的力学性能。石墨烯在室温下电荷迁移率高达15000 cm ~2/(V.s)、比表面积为2630m~2/g、杨氏模量和力学性能分别为1.02TPa和130GPa,同时能够承受超过自身尺寸20%的应变。因此,本文采用石墨烯作为力敏材料,制备出石墨烯基柔性复合薄膜并对其力学性能进行研究。论文的主要工作如下:(1)通过层层自组装工艺将氧化石墨烯和具有高粘弹性的聚乙烯亚胺生长在玻璃基底,利用Polydimethylsiloxane(简称PDMS)的粘性将复合薄膜转移到柔性PDMS基地上,利用高温将graphene oxide(GO)还原为reduced graphene oxide(rGO),制备出柔性石墨烯基复合薄膜。同时通过调节自组装生长工艺中复合薄膜自组装层数和氧化石墨烯的浓度,进一步优化筛选出最佳设计参数。实验结果表明自组装6层,氧化石墨烯浓度为0.5mgl/ml复合薄膜性能最佳,所封装制备出的柔性可穿戴应变传感器具有超高的应变系数(GF为754)、优良的线性度、超低检测极限(0.1%)和优异的稳定性(500次重复)。此外,综合表征测试和应变性能测试结果发现,石墨烯基应变传感器的高响应主要归结石墨烯片层间的隧道效应。当石墨烯导电网络在应变下发生断裂,使得石墨烯基复合薄膜电阻急剧增大。(2)PVDF-HFP是一种高分子聚合物压电材料,同时具有优良柔韧性和疏水性。然而单一PVDF-HFP材料压电性能和力学性能并不明显,通过添加力学特性优良的纳米材料,可以有效提高复合材料整体力学特性。石墨烯是一种具有优良力学特性的碳系材料,本文通过采用纳米氧化石墨烯作为填充物材料,利用流延刮膜工艺制备出PVDF-HFP/GO复合薄膜。同时通过调节所掺入氧化石墨烯的质量百分比,优化筛选出最优配比参数。实验结果表明在掺入0.05wt%氧化石墨烯PVDF-HFP复合薄膜其结晶度明显提高,对复合薄膜单轴拉伸后薄膜中的β相含量极大提高(由拉伸前的20%提高到92%)。此外,综合表征和实验测试结果发现,氧化石墨烯优异的机械性能和比表面积以及与PVDF-HFP材料优异的相容性,是提升界面应力转移效率的关键因素。这使得复合薄膜的结晶度和力学性能得到极大提升,压电性能被进一步增强。