可在拉伸、扭转、弯曲等多种大变形条件下正常工作的柔性电子器件在数字信息、可再生能源、健康医疗、生物传感等领域都具有良好的应用前景。柔性应变传感器突破了传统应变传感器材料硬脆、测量范围窄、只能在刚硬、平直的表面上使用的局限,在结构监测,人体运动检测,生物医学,人机界面以及电子皮肤等高新科技领域受到了广泛的关注,具有很高的开发潜力。在柔性导电材料的研究中,研究者将导电纳米填料分布到聚合物弹性体中,形成了具有高导电性、低弹性模量和低质量密度的纳米复合材料。尤其该类材料显著的压阻效应(即导电性对应变的敏感性),使之成为高灵敏度柔性应变传感材料的极佳选择。目前对该类纳米复合材料已进行了大量的实验及理论研究,为最终实现其工程应用提供了理论指导和丰富的性能数据。研究结果显示双层结构应变传感薄膜(即纳米导电材料层+聚合物弹性基底),具有很高的压阻敏感性与变形能力,并且制备工艺操作简便,易于控制、成本较低。基于上述优点,双层结构的应变传感薄膜已成为近年来柔性传感薄膜研究的热点。然而,迄今为止聚合物基底表面二维导电层的电阻与表面纳米颗粒密度的数量关系,即二维导电渗流行为尚缺乏定量的描述;导电渗流对双层结构薄膜压阻灵敏度、线性度的影响在文献中尚未有详细报道;此外,动态载荷下载荷频率、载荷施加顺序等外部条件对薄膜动态压阻灵敏度和线性度的影响仍缺乏深入实验表征和理论探讨。为推动双层结构传感薄膜的进一步开发和应用,本文将针对上述关键问题进行全面、系统的研究。银纳米颗粒具有量子尺寸效应、体积效应,与纳米管、银纳米线相比,在光、电、磁以及催化等方面有着明显的优势。因此,银纳米颗粒作为导电填料广泛地应用于导电传感、光学增强、催化、生物医疗等领域。PDMS具有弹性模量低、变形能力大、力学性能稳定等优点,近年来作为柔性应变传感材料的基底被广泛使用。鉴于以上优点,本文选择以银纳米颗粒-PDMS双层柔性传感薄膜(AgNP/PDMS)为具体研究对象。本文围绕AgNP/PDMS双层柔性传感薄膜的化学制作工艺、导电渗流行为,压阻传感特性以及薄膜粘弹性性能进行了全面的系统的研究。首先以银纳米颗粒作为导电填料,PDMS作为基底,通过多巴胺对基底材料进行表面改性及银颗粒沉积,获得AgNP/PDMS薄膜。在制备过程中改变银纳米颗粒的沉积时间,以控制薄膜的导电渗流阶段。通过电子形貌分析、导电性能测试及表面银颗粒质量密度测试,定量表征了导电渗流过程中的表面结构以及薄膜表面“导电性-银颗粒密度”之间的关系,获得了二维表面上,银纳米颗粒化学沉积的动力学过程以及导电渗流规律的数学描述。随后,测试了不同导电渗流阶段下材料的粘弹性性能,特别是聚合物的拉伸滞后效应。本文进一步研究了导电渗流阶段对薄膜压阻传感特性的影响,主要包括灵敏度与线性度。研究的主要目的在于揭示AgNP/PDMS双层柔性传感薄膜中“工艺-结构-性能”三者间的关系,达到通过优化制备工艺以控制传感特性,并获得最佳传感特性的结果。本文研究的另一重点是关于动载压阻传感特性。在实验中针对频率、加载顺序等载荷条件对压阻性能的影响进行了较为全面的研究,对其背后的物理机理也展开了有益的探讨。动载荷压阻效应在损伤监测、运动检测、电子皮肤等实际应用领域具有十分关键的作用。在上述研究中使用了扫描电子显微镜、数字万用表、微型疲劳拉伸仪、高精度电子天平等设备以及ImageJ图像处理软件,对AgNP/PDMS薄膜进行了电子形貌的定量分析、导电性能测试、纳米颗粒质量面密度表征,动态循环拉伸测试及滞回率测试。并且结合柔性传感薄膜的纳观导电机理以及压阻传感理论(尤其是微裂纹理论),对AgNP/PDMS薄膜的导电渗流、粘弹性性质、动态传感性能以及影响因素测试结果进行了全面的分析以揭示其物理机理。研究建立了AgNP/PDMS薄膜二维导电渗流的控制方程,即电阻R与银颗粒质量面密度m_d之间的幂律关系;定量表征了导电渗流不同阶段以及循环载荷的频率对AgNP/PDMS薄膜动态压阻敏感性及线性度的显著影响,并通过纳米颗粒层微裂纹理论对实验结果的物理机理进行了探讨。结果表明在质量面密度为0.32mg/cm~2和载荷频率0.5 Hz时,可获得AgNP/PDMS薄膜的最高灵敏度为75;在频率为1Hz或更高时,材料能够保持很高的压阻线性度。尤其,AgNP/PDMS薄膜制备工艺中,银颗粒的沉积时间是控制压阻传感层特性,调节薄膜压阻敏感度,线性度及其对载荷频率依附关系的关键因素。这些结果丰富了AgNP/PDMS柔性传感薄膜的基本理论,加深了对该类薄膜“工艺-结构-性能”关系的了解,从而为传感薄膜优化设计以及实际工程应用提供了很好的理论指导和性能参数积累。