体感人机交互作为新型的人机交互技术,在医疗健康、文化娱乐及工业控制等领域具有广阔的应用前景。体感人机交互系统中的核心部件为各种功能的传感器,其中以可检测人体行为活动所引起应变的应力传感器尤为关键。然而,现有的应力传感器普遍存在材质坚硬、应力检测范围小及灵敏度低等不足。本论文利用合成得到的柔性、高拉伸性的水凝胶作为应力传感器的基底材料,借助于水凝胶/金属界面处形成的双电层大电容效应,提出在水凝胶内部掺入高导电性的银纳米线,成功研制出柔性可穿戴的高性能电容式应力传感器芯片,该芯片具有应力探测范围宽、灵敏度高及生物兼容性好等特点。论文的主要工作内容包括以下三个方面:1、本论文提出采用生物兼容性好的水凝胶作为柔性可穿戴应力传感器的弹性基底材料。该水凝胶由电解质材料海藻酸钠和高分子材料丙烯酰胺共混从而形成交联网状结构得到,呈现出超高的拉伸性能,其拉伸范围可达1000%。2、本论文成功研制出基于高生物兼容性水凝胶的柔性可穿戴电容式应力传感器芯片。借助于电解质/金属界面处的双电层效应,建立了水凝胶/金属界面处的等效电路理论分析模型,深入研究了其界面处的双电层电容效应。基于理论研究,提出在水凝胶内部掺入高导电性的银纳米线网络,构建了水凝胶/银纳米线复合结构,实验研究结果表明,较之于未掺杂情况,银纳米线的引入大幅提高了柔性应力传感器芯片的性能,其双电层电容值增加将近200倍,应力探测灵敏度提高了1000倍。3、本论文构建了基于柔性可穿戴电容式应力传感器的体感人机交互系统,成功实现了人体脉搏、心电、肢体运动、说话、眨眼等动作的动态、连续实时监测。最后,利用时间数字转换技术,设计开发了基于PS021集成芯片的电容信号采集系统,为进一步实现基于柔性可穿戴的电容式应力传感器的实用型体感交互系统奠定了基础。