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超高层建筑、大型桥梁、大型体育场馆、水坝、大型采油平台与核电站等重大结构工程,尤其是作为交通运输网络重要节点的桥梁在使用过程中,由于荷载和环境作用而导致的裂缝会损伤结构的安全性和完整性。裂缝可以表征结构承力性能的阶段性变化,含有结构危险性的关键信息,及时有效的监测结构裂缝的产生和扩展情况,对于延长结构的使用寿命具有重要的意义。目前常用的结构裂缝监测手段有光纤、图像法、压电传感器、记忆合金、传感皮肤等。但是上述方法存在或多或少的缺点,例如光纤传感存在成本过高、施工复杂、以及混凝土结构修补过程带来的光纤传感器损坏等问题。当裂缝发展到较大值后,裂缝的扩展情况的监测更加重要,这就需要具有大应变特性的柔性传感器。本文制备了低成本、高耐久、高延性和敏感性好的MWCNTs/PDMS复合材料和透明导电SWCNT薄膜等2种拉敏型柔性传感材料。研究了MWCNTs/PDMS复合材料的渗流阈值、伏安特性、温阻特性、湿阻特性、拉敏性能和拉敏机理。结果表明,MWCNTs/PDMS复合材料存在明显的“渝渗现象”。MWCNTs/PDMS复合材料的伏安特性曲线和温阻特性曲线近似线性,受环境相对湿度影响可以忽略。碳纳米管掺量在渗流阈值附近时,MWCNTs/PDMS复合材料的拉敏性能较好,且可重复性良好。MWCNTs/PDMS复合材料相对电导率与拉应变之间的关系式为ln(σ/σ0)=Aε。结合隧道效应导电理论和有效介质模型得到了MWCNTs/PDMS复合材料电导率与碳纳米管掺量之间的定量关系式。研究了透明导电SWCNT薄膜的透明度和电阻等性能,后处理、温度和拉伸应变等对透明导电SWCNT薄膜电阻的影响。结果表明,透明导电SWCNT薄膜的透明度和方块电阻随着SWCNTs随机导电网络层数的增加而降低。硝酸能有效的去除附着在碳纳米管管壁的表面活性剂SDBS,透明导电SWCNT薄膜经疲劳拉伸后,表面活性剂更容易被去除。透明导电SWCNT薄膜的电阻随着环境温度的升高呈线性降低。经不同应变历程的透明导电SWCNT薄膜出现了不可逆电阻,拉伸应变越大,不可逆电阻越大。不同拉伸应变试验发现,较大的拉伸应变使得透明导电SWCNT薄膜的电阻更容易趋于稳定。“三明治结构”透明导电SWCNT薄膜在经50次疲劳拉伸后,其电阻变化率与拉伸应变之间有较好的线性相关性,并具有较高的敏感系数。原子力显微图像研究证明疲劳拉伸后SWCNTs随机导电网络会形成稳定形貌特征。研究了MWCNTs/PDMS复合材料对混凝土结构裂缝的感知特性。结果表明,在单轴压荷载作用下,MWCNTs/PDMS复合材料的电阻变化率与活性粉末混凝土压应变之间呈线性关系。在单轴弯曲荷载作用下,MWCNTs/PDMS复合材料的电阻变化率与活性粉末混凝土挠度之间呈指数关系。MWCNTs/PDMS复合材料的电阻值开始发生变化时,可用来判定活性粉末混凝土的初始裂缝发生。聚丙烯纤维混凝土在落球冲击荷载作用下,MWCNTs/PDMS复合材料的电阻变化值与聚丙烯纤维混凝土裂缝之间呈指数关系。双参数韦布尔分布能合理的评价聚丙烯纤维混凝土的抗冲击性能。本文制备出的“三明治结构”透明导电SWCNT薄膜,在0~100%的拉伸应变范围内,具备良好的拉敏性能,可以用作拉敏传感器。MWCNTs/PDMS复合材料可作为感知混凝土压应变、挠度和裂缝的产生和扩展的传感材料。这对结构健康监测领域的新型传感器元件的制备和应用提供了理论意义和工程实际应用指导意义。