随着大健康行业的大规模发展,柔性电子器件正逐步替代传统高杨氏模量的硅基电子产品成为科学界的关注热点,并广泛应用在健康监测、电子皮肤、植入式设备等诸多领域。作为柔性电子器件核心组件的可拉伸导体通常是通过可拉伸结构的设计来实现导体在大变形下的导电稳定性。目前可拉伸结构的设计主要包括褶皱结构、卷积结构、蛇形结构、负泊松比结构等,其中褶皱结构以其低制造成本、简单工艺以及高拉伸变形得到了广泛研究。现有的褶皱结构大都是在弹性基材上构建刚性的导电涂层褶皱,由于刚性褶皱和弹性基材的力学性能不匹配导致导体的滞后性大,无法实现良好的循环效果。针对现有可拉伸褶皱结构的不足,本课题以聚氨酯（polyurethane,PU）纤维为基材,通过表面改性、原位聚合和可控牵伸整理技术在弹性基材上构建水性聚氨酯（waterborne polyurethane,WPU）@聚吡咯（polypyrrole,PPy）双层褶皱结构,开发了一种同时具备高拉伸导电稳定性和小滞后性的应变不敏感导电纤维,克服了可拉伸导体滞后性大的缺陷。主要研究内容如下:（1）通过表面改性、原位聚合和一步预牵伸工艺制备了蠕虫状单褶结构PU@WPU@PPy应变不敏感导电纤维,探究了预应变大小对复合纤维的表面形貌、断裂伸长、电导率以及应变不敏感导电性能的影响。结果表明:随着预牵伸倍数的增大,纤维应变不敏感导电性能逐步上升,随后对具备最佳应变不敏感性能的PU300@WPU@PPy导电纤维的滞后性、循环稳定性以及拉伸过程中的表面形态变化进行了系统性表征。（2）基于前述探索参数,通过两步预牵伸工艺在弹性WPU大褶上构建PPy小褶制备了仿枫叶状双褶结构应变不敏感导电纤维并使用商业软件COMSOL对双褶结构的形成过程进行了有限元模拟（FEM）。然后对无褶、单褶和双褶结构导电纤维的力、电、热学性能,应变不敏感性能进行比较,并且定义屈曲效率来解释双褶结构导电纤维具有杰出应变不敏感性能的机理。结果表明双褶结构导电纤维的应变不敏感性能是单褶的8倍,在600%应变时的品质因子为9.09。（3）最后验证了双褶结构导电纤维作为可拉伸和可弯曲的导线以及在人体大变形监测方面的应用,并对其动态电热行为及生物相容性进行分析。得益于此种仿生结构设计,纤维在拉伸至600%应变时与其串联的DHU二极管仍能保持亮度,并且在手指、手腕和肘部的弯曲-释放周期中,电阻表现出稳定且周期性的变化趋势。此外,双褶结构导电纤维可通过机织、针织、编织及刺绣等工艺集成2D织物和3D管状导体,且此种PPy基导电纤维具有良好的生物相容性,作为可穿戴器件和人体皮肤接触时不会对皮肤造成伤害。