弹性导电体由于能够应用于柔性、曲形表面受到了科技与产业界广泛的关注。然而,已报道的大多数弹性导电体在多次拉伸、弯折、膨胀变形后,导电性能急剧下降,限制了其实际应用。本文利用碳纳米管包覆的橡胶皮-芯结构纤维,获得褶皱结构同时获得弹性与导电性,得到了直径在微米量级的弹性导电体,其导电性能稳定,此外,本文还将这种皮-芯结构弹性导电体应用于电容、电流传感器中。具体研究内容如下:1.熔融苯乙烯-(乙烯-丁烯)-苯乙烯三嵌共聚物和石蜡油得到橡胶熔液,通过简单的拉拔法得到不同尺寸、表面均匀的橡胶纤维。获得的橡胶纤维的直径最小可达到40μm。将从碳纳米管丛林中得到的碳纳米管薄膜(NTS)包裹在拉伸后的橡胶纤维上,制备出皮-芯型复合纤维。释放拉力后,NTS在橡胶表面产生褶皱而不断裂,并随纤维拉伸、收缩而伸展、褶皱,因此获得具备弹性、导电性的纤维。2.本文研究了这种小尺寸弹性导电体(NTSm@fiberd)电性能随橡胶芯尺寸d、NTS包裹层数m及超弹性导电纤维拉伸长度Lmax的变化。实验结果表明,对于具有相同层数NTS的纤维(m=3),当橡胶芯的直径从250μm减小到100μm时,R(0)/Lmax从16.0kΩ/cm增加到47.2 kΩ/cm。保持纤维直径不变(d=150μm),当纤维处于自然状态(0%拉伸倍数),NTS的层数从3增加到15时,R(0)/Lmax从39.0 kΩ/cm减小到6.2 kΩ/cm。对于相同的拉伸倍数,R(ε)/Lmax随NTS的层数的增大也呈现减小的趋势。研究发现,这种皮-芯结构弹性导电体的电学性能主要受到NTS形成的褶皱形貌的影响。褶皱厚度越大,周期越短,其电阻越低。特别的是,对于本文中报道的小尺寸NTSm@fiberd,其电学性能均非常稳定,电阻基本不随拉伸长度变化而变化。3.本文基于皮-芯结构弹性导电体的优良性质,制备了电容型拉伸传感器:NTSn@rubber@NTSm@fiberd。这种弹性导电体纤维的总直径为300μm,最大可拉伸长度为200%(对应84mm),具有分辨率高(0.42mm位移),响应速度快(48ms),极佳的可重复性以及近乎零弛豫的快速响应特点。在此基础之上,本文利用小尺寸电容拉伸传感器,准确测量了人造肌肉的运动情况。4.本文利用皮-芯结构弹性导电体,制成了电化学超级电容传感器和葡萄糖电流传感器。实验发现,传感器的响应灵敏,传感性能优良。由于皮-芯结构弹性导电体的电学性能非常稳定,因此两种传感器都具有优良的循环性能,其电容、电流响应基本不随拉伸长度的变化而变化,体现了其卓越的稳定性能。