柔性传感器是指柔软的、能够将外界激励转化为易于记录与处理信号的一类器件,其通常由高分子聚合物和导电材料复合而成。传统的柔性器件具有良好的柔韧性、可拉伸性,可以任意弯曲/折叠,便于在复杂表面进行检测,因此在生物医疗、健康监测、航天航空、人机交互等领域受到广泛应用。然而正因为具有优异的柔性,它也缺失了传统刚性传感器的力学强度。随着时间的推移,机械磨损导致传感器寿命大幅降低。另一方面,尽管研究者们在提高柔性传感器的灵敏性、线性度以及对复杂信号的识别等方面已经取得极大进步,但柔性传感器的高电学性能开发及其在极端工作环境（碰撞、爆炸等）中的应用仍然存在一系列亟需解决的问题。由于良好的动态冲击防护性能,剪切变硬胶（SSG）在阻尼减振和安全防护等领域具有良好的应用前景,并逐渐受到研究者的关注。SSG是一种聚硼硅氧烷高分子材料,表现出独特的率相关性力学行为。在无载荷及低应变率加载下,SSG呈现出柔软与塑性状态;然而在高应变率加载下,SSG由黏流态迅速转变为橡胶态/玻璃态,其储能模量、屈服应力等力学参数大幅度提升。然而,基于SSG的高性能传感器的开发尚处于起步阶段,仍有大量的实验和理论工作亟需解决。本文通过采用新型柔性材料SSG作为构建柔性传感器的基体材料,以研制具有抗冲击等优异力学性能的柔性传感器。从材料与结构设计入手,深入研究了 SSG基传感器的表征手段与测试方法,详细分析了不同激励下传感器的力-电耦合行为,并讨论了相应的传感机理。同时,开展了剪切变硬复合材料在人体运动与健康监测、人体防护、多功能可穿戴设备等领域的应用研究。本文主要研究内容如下:1.通过双网络复合、结构设计等手段研制基于SSG的柔性传感器。由于SSG在自然状态下模量较低,处于柔软的塑性状态,容易在自身重力作用下产生蠕变。本研究首先通过用使聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性外壳包裹塑性SSG研制出弹塑性耦合柔性传感器;然后将SSG附着于织物结构Kevlar上研制出可穿戴织物电子器件;最后将SSG与硅橡胶（VMQ）混合经高温高压发生交联反应生成剪切变硬弹性体（SSE）,基于SSE设计不同结构的柔性传感器。上述柔性传感器在实际应用中能维持特定的形状,并表现出稳定的力学与电学性能。2.基于SSG柔性传感器的力学与电学性能设计。由于SSG具有剪切变硬特性,以SSG为基底的新型柔性传感器也具备良好的抗冲击与能量吸收特性。在落锤冲击下最高可耗散70%的冲击力。相同条件下,比传统PDMS/VMQ弹性体抗冲击性能提升了约11%。另一方面,本文研制了一系列具有高灵敏度的柔性传感器,能够感知准静态拉、压、弯、扭以及动态冲击载荷。在此基础上开发具有电自适应性、感知并解耦多模态激励、非接触式传感等适应不同工况下的多功能型柔性传感器,解决了传统柔性传感器的检测功能单一等问题。3.基于SSG的柔性传感器在不同工作模式下的传感行为研究与机理分析。通过流变仪、材料拉伸试验机、动态热机械分析系统、落锤试验机等分析评估柔性器件在不同外界激励（包括准静态拉、压、弯、扭,动态冲击,剪切,非接触加载,环境温度、湿度等）下的力学与电学响应。本文基于不同需求开发了电阻式、摩擦电式、压电式、热电式四种不同机制的传感器,结合实验结果与微观形貌变化研究分析了不同机制下的力-电响应机理,同时通过COMSOL模拟等数值方法验证相关结果,建立不同传感器的力-电模型。4.基于SSG的柔性传感器在不同智能领域的应用开发。SSG基柔性传感器具备优异的抗冲击性能以及感知低速应力/应变、冲击激励、温度激励、移动物体的距离与速度、区别法向力与切向力等传感功能。应变传感与防护保证其应用于可穿戴柔性电子以及下一代智能防护服领域。非接触式感知使传感器在黑暗、有毒有害环境和人机界面等智能器件中具有巨大的应用潜力。另外,基于这些性能,本文开发了智能手机壳、智能拐杖、非接触式电梯按钮、智能反馈抓手等一系列应用器件。