柔性材料相对于刚性材料,具有可伸缩、可弯曲、可扭转等特点,包括高分子聚合物、弹性和塑性晶体等在内的常见柔性材料,可以在承受较大应变的条件下维持自身结构不被破坏并表现出较为稳定的光电性能,从而展示出丰富的研究价值和广泛的应用前景。在过去几十年里,伴随着柔性电子学和柔性光子学的发展,柔性材料在穿戴、传感、储能器件和设备等方面逐渐体现出自身的优势,吸引了越来越多的研究人员的关注。现在各种非原位的柔性材料测试方法已经非常普遍,具有相当成熟的技术,随着人们对柔性材料的研究不断深入,原位试验机的研发成为试验机领域的发展趋势,目前出现的的原位材料试验机大多用于研究形态结构和电学性能,而与拉伸过程中的原位光谱测试有关的报道则几乎没有,受限于现有的拉伸仪器体积及光路结构,力学和光谱学测试很难同时进行,这就导致了很难实现柔性材料力学、光学等信息的相关性研究,目前对柔性材料的力学和光谱性能表征基本是独立进行的,首先使用万能材料试验机完成柔性材料的力学性能测试,结束后再使用光谱仪进行光谱相关测试。且现有的柔性材料原位测试设备大多具有非模块化、一样一机的局限。鉴于以上问题,本论文研制一种通用的柔性材料力学、光学原位光谱测试系统,这个系统应具备模块化、小型、结构适合搭配各种光路的特点。本论文研制的柔性材料原位光谱拉伸测试系统是一种用于对柔性材料进行力学和光谱学测试的试验机。测试系统分为三个模块:拉伸及力测量模块,光谱测试模块,控制和数据采集模块,每个模块可以独立执行动作,同时可以通过各个模块之间的协同配合获得材料测试过程中力学和光谱学的相关性信息,实现原位光谱的测试,克服了传统柔性材料试验机先拉伸后测量的局限。本文的主要工作内容如下:1.对柔性材料原位光谱拉伸测试系统的整体设计过程进行描述。论述了构成系统的拉伸及力测量、光谱测试、控制和数据采集三大模块的设计方案以及目标功能。首先针对既定功能对硬件和材料进行选型与设计,这包括实现拉伸功能的电机和用于力传感及测量的电阻应变系统,接下来设计和加工了机械结构完成各系统组件的固定和连接。最后通过设计光路结构,将上述拉伸测试平台集成到了光学系统中,完成原位光谱测量。2.对控制模块的设计进行了描述。首先对柔性材料力学和光学相关性测试系统研制整体控制信号流程进行分析,将控制模块设计分为两个方面:硬件设计和软件设计。硬件方面首先给电路选择了合适的电源,然后选择了合适的单片机并配合设计了驱动电机的电路,最后为了上位机能够和单片机进行数据通信,设计了采集数据的电路和相互通信的电路。软件方面首先对上位机和单片机之间的通信协议进行了标准的制定,然后编写了单片机的程序与算法,最后编写了上位机的控制软件界面,可以实现对仪器平台的初始化、动作控制、拉力传感器数值获取、原位光谱数据获取和保存等功能。3.选取柔性聚合物薄膜和柔性晶体两种代表性样品,在拉伸和弯曲两种操作下完成光谱的原位采集,验证了柔性材料原位光谱拉伸测试系统以及其控制软件的可靠性,对测试结果进行分析,最后对系统整体的不足提出完善和发展的方向。