柔性压阻式传感器是柔性可穿戴电子系统的一种重要组件,可用于测量应变、压力、位移等多种物理量,得到了广泛的关注和研究。然而,目前报道的柔性压阻式传感器主要基于导电高分子、导电纳米材料组装体、导电纳米材料/高分子复合物等柔性传感材料,它们往往存在灵敏度较低、耐用性较差、响应与恢复存在一定滞后性、难以微型化等问题。单晶硅材料由于具有压阻效应、好的机械稳定性以及成熟的加工技术等优势,被广泛用于制备高灵敏的商业化压阻式传感器。然而,传统硅材料具有较大的刚性和脆性,难以用于制备柔性压阻式传感器。针对以上问题,本论文提出采用具备柔性、大长径比以及优异压阻性能的超长硅纳米线作为传感材料,构筑高性能微型化柔性压阻式传感器的研究思路,取得了以下研究成果:1.利用化学气相沉积法合成了平均长度7 mm,平均直径600 nm,长径比大于10000的超长硅纳米线,并通过机械屈曲法对其进行可控的结构设计,使其成为具有波浪结构的可拉伸超长硅纳米线。可拉伸超长硅纳米线的可拉伸量能够通过改变机械屈曲法施加的预应变大小进行调控,其最大可拉伸量高达45%。可拉伸超长硅纳米线的可控制备为构筑硅基可拉伸电子器件奠定了材料基础。2.基于单根可拉伸超长硅纳米线构筑了微型化可拉伸应变传感器,传感器的最佳应变传感范围可以通过选择具有不同可拉伸量的可拉伸超长硅纳米线进行调控。微型化可拉伸应变传感器具有低至600nm的传感活性材料径向尺寸以及高达45%的应变传感范围,在10000次的应变循环加载下依旧保持着极高的稳定性。有限元分析（FEA）进一步阐述了微型化可拉伸应变传感器的传感机制,与实验结果高度一致的模拟分析结果证实了传感器的应变传感能力源于超长硅纳米线内部应变分布的变化以及单晶硅材料优异的压阻效应。此外,将微型化可拉伸应变传感器共形贴合在人体皮肤表面可以成功实现对关节运动、吞咽和触摸的实时监测,证实了其在微型化可拉伸、可穿戴电子设备方面的应用潜力。3.受动物毛发感应系统的启发,将超长硅纳米线作为仿毛发结构的气流传感活性材料,构筑了微型化仿生毛发气流传感器。该传感器可以检测到低至0.15m/s的微弱气流,具备40 ms的超快响应速度,并且具有高的耐用性,能够对1000次的强气流循环加载保持稳定响应。微型化仿生毛发气流传感器的优异特性源于两个方面,其一是传感器的机械响应单元和电信号单元二合一的独特器件结构,其二是超长硅纳米线优异的压阻性能和机械稳定性。此外,微型化的器件结构也有利于传感器的集成,通过将9个微型化仿生毛发气流传感器集成为一个3×3阵列,能够实现对包括气流流速、气流加载位置和加载角度在内的气流综合信息的灵敏检测。上述研究证实了超长硅纳米线用于快速灵敏气流传感的可行性,为可穿戴式气流传感器的设计提供了新的思路。