生物应变监测对所采用的应变传感器提出了柔性、生物可贴附性、生物相容性、高灵敏度等特殊要求。传统的金属应变传感器灵敏度较低且拉伸性差(<5%应变),传统的半导体传感器具有灵敏度高的优点但应变范围小,因而在生物应变监测领域应用受到限制。新型的碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)复合柔性材料具有良好的生物可贴附性、生物相容性、大应变(>40%)的机械拉伸特性、电阻率可调节性和高灵敏度系数等优点,适合于生物应变传感,在细胞应变监测、体表健康检测、生物运动检测等领域获得广泛应用。本文通过系统的探究不同CNT质量比(0wt%-10wt%)CNT-PDMS复合材料的性能,对各种应用场景的CNT-PDMS柔性传感器的材料配比提出指导性建议。本文通过实验测试,发现CNT-PDMS复合材料的灵敏度随CNT质量比的增加而减小,但是其最大拉伸强度、稳定性、检测下限都有明显提高。CNT质量比为2%～4%时传感器获得最高的灵敏度,但是线性度差、线性范围小、背景噪声大。8wt%的CNT-PDMS复合材料具有高线性拉敏范围(0%-40%应变)的同时,还有较高的灵敏度(GF=1.2097),最适合用于应变测量。本文以大鼠心肌细胞为例,进一步探索了CNT-PDMS复合材料的生物相容性。通过实验发现,大鼠心肌细胞培养在CNT-PDMS复合材料上和培养皿中均在接种后2天内全部贴壁,且细胞形态无明显差异。对α-actinin进行免疫荧光染色,观察到细胞接种3天和7天时,CNT-PDMS复合材料上和培养皿中细胞的铺展面积无显著性差异。CNT-PDMS复合材料上和培养皿中大鼠心肌细胞均在接种后6天开始同步跳动。由此证明,本文所设计的基于CNT-PDMS复合材料的生物柔性传感器的生物相容性满足细胞长期(不少于7天)连续培养的要求。本文进一步采用8wt%的CNT-PDMS复合材料,设计、制作了一种用于心肌细胞收缩应力检测的生物柔性应力传感器。经过测试,传感器灵敏度为0.0257左右,背景电阻漂移<3Ω,应力检测下限为0.05 k Pa,远小于现有技术检测的心肌细胞收缩应力下限值(1-5k Pa),检测性能提高大约20倍。