碳纳米管纤维是由碳纳米管制成的直径在微米级的连续性纤维材料,具有高强度、低密度、柔性好、自支撑、电导率高等特点,可广泛应用于结构材料、敏感材料、电池、超级电容器、驱动器等领域。论文基于碳纳米管纤维力阻效应,重点研究其应变传感特性,并探索在智能可穿戴设备中的应用。首先,从碳纳米管微观结构出发,分析了碳纳米管纤维的导电原理。在此基础上,为适应柔性大应变监测需求,提出了螺旋碳纳米管结构,分析了拉伸形变过程与电阻变化规律。通过研究,明确了碳纳米管纤维力阻效应的产生机理,为传感特性的研究和应用提供理论支持。其次,介绍碳纳米管纤维传感单元制备工艺,设计并成功制备了硅胶基螺旋碳纳米管纤维试件。然后开展力阻效应实验研究。实验结果表明螺旋碳纳米管纤维在拉伸形变过程中的电阻变化特性可分为弹性、塑性和断裂三个阶段,获得了各个阶段的应变范围,并对其成因进行了讨论。实验结果分析证明了力阻效应机理研究的正确性。其三,研究螺旋碳纳米管纤维的传感特性。通过实验获取螺旋碳纳米管纤维的伏安特性,应变测量的重复性、量程和蠕变特性等,由此证明了螺旋碳纳米管纤维应变测量的可行性并确定了其最优量程范围。在此基础上,进一步与碳纤维传感特性进行比较实验,明确了二者的特点和各自适用范围。最后,开展螺旋碳纳米管纤维传感技术的应用研究。首先通过精度实验证明了碳纳米管纤维传感技术的有效性。在此基础上,探索了该技术在可穿戴设备中的应用。手指弯曲实验和呼吸频率测量实验表明,螺旋碳纳米管纤维具备良好的柔性和延展性,以及较大的应变量程,符合可穿戴设备应用需求,在该领域具有良好的应用前景。论文基于碳纳米管纤维力阻效应和良好的柔性及延展性,探索了柔性大应变传感技术,研究成果为在纳米结构及功能复合材料中实现应力应变自监测提供了新的思路和方法。