闫 涛， 潘志娟

(1. 苏州大学 纺织与服装工程学院， 江苏 苏州 215021； 2. 苏州大学 现代丝绸国家工程实验室， 江苏 苏州 215123)

具有高柔性及可牵伸性的导电材料是制备柔性智能可穿戴电子器件的关键，可广泛应用于柔性电子皮肤、智能服装、人机交互等领域。目前，将多种导电材料以不同的结构和方法与弹性基体进行复合来设计电阻型柔性应变传感器，其中导电纳米材料主要有碳基纳米材料[1](碳纳米管、石墨烯、炭黑纳米颗粒、碳纳米纤维(CNF))、炭化棉/丝织物[2-4]、金属纳米线/颗粒[5-6]、导电聚合物[7-8](聚苯胺、聚吡咯)、二维金属碳/氮化物材料[9]等；弹性基体主要有聚氨酯(TPU)[10]、聚二甲基硅氧烷(PDMS)[11]、硅橡胶[12]等；由导电材料形成的导电网络结构包括膜结构(有序堆叠、均匀分散)、纤维/纱线结构(包覆沉积、皮芯结构)、织物结构、凝胶、海绵结构等[1]。与传统的金属及半导体传感器相比，由上述材料制备的传感器的柔韧性显著提高，且具有较高的敏感性及应变范围。

CNF因制备工艺简单、价格低廉、可大量制备而被广泛关注，但碳纳米材料间具有较强的π-π键，致使粉末状CNF难以在弹性基体中均匀分散，CNF膜(CNFM)、纱线及其织物成为制备传感器的理想结构。由于碳材料的本质脆性，基于碳纳米纤维纱线及其织物的传感器的应变范围受到很大的限制[13-14]，而CNFM在牵伸过程中可通过滑移、裂纹等变形赋予传感器高的应变能力。例如：Ding等[15]将CNFM嵌入高弹性TPU基体中设计应变传感器，其最大应变达到300%，但是其敏感系数较低，且稳定性较差，同时由于CNFM的厚度较大，难以监测微小形变。……