随着社会进步,汽车、发电站等各类工业不断被发展,在提升人类生活质量的同时,也给社会带来许多问题。主要来源于汽车尾气和工厂废气的NO2排放到空气中会引起酸雨和光化学烟雾等污染,给环境造成严重破坏。随着汽车走进千万家,酒后驾驶也成为交通事故的第一杀手,给社会管理添加众多不确定因素。因此,开发出能够检测NO2和乙醇浓度的高性能气体传感器至关重要。除此之外,长期过度饮酒还会对动脉硬化等心血管疾病造成影响。通过桡动脉跳动波形能初步判断动脉僵硬度,因此开发一款能检测桡动脉波形的低成本可穿戴式的柔性压力传感器具有科学意义,达到早发现早治疗的临床应用目的。得益于纳米技术的高速发展,日前气体传感器和柔性压力传感器大量涌现。新材料以及材料改性的新方案给传感器的开发带来许多机会。影响气体传感器性能的因素主要为芯片结构设计和气敏材料。相比于芯片结构设计,科研人员更关注气敏材料的优化,因为借助纳米技术,气敏材料可操作性更强,易见成效。石墨烯和Zn O纳米材料具有良好的物理化学特性,常被用于气体传感领域。然而从当前的研究来看,基于石墨烯的气体传感器在气体检测时,不能兼顾响应值高、检测极限低、稳定性强和高选择性等性能,尤其是响应和恢复速度过慢,气体不能完全脱吸附,导致传感器不能完全恢复,给后面测试带来严重干扰。基于Zn O的气体传感器则同样出现气体响应值低,不能快速响应与恢复等问题,在测试VOC气体时,抗湿度干扰能力差,不能用在呼气检测等高湿度场合。柔性压力传感器的研究主要是在传感器基底设计和压阻材料两方面进行。石墨烯同样可以用来感知压力行为。然而当前构建的石墨烯基压力传感器通常会出现材料脱落现象,并且传感器密封性不好,造成材料被空气腐蚀而失效,严重影响传感器寿命。传感器不能兼具大的高压工作范围和低压检测灵敏性。此外,这些传感器的制备方法复杂,成本较高,难以向实用化推广。为此,本论文围绕能检测NO2、乙醇、脉搏跳动等信息的电阻式气体和柔性压力传感器开展研究工作,通过简单有效的方法制备传感器,采用形貌调控、粒子修饰和温度调控等手段提升敏感材料传感性能,以便为未来物联网和人工智能科技的发展,提供高性能的终端感知器件。主要研究内容如下:1.通过MEMS工艺开发出用于气体传感器的叉指电极微热板芯片。使用涂胶/光刻/显影技术、溅射技术、离子刻蚀技术、等离子体气相沉积（PECVD）技术、湿法刻蚀技术及深硅刻蚀（DRIE）技术等制备出叉指电极微热板芯片,该芯片能将微加热器产生的温度集中在芯片的特定区域,具有低功耗、高加热效率、快速升降温能力和加热性能稳定等优点,减轻热量对芯片周边器件的影响,使得芯片能够集成到高密集电子元件的电路板上。2.通过简单的一步水热法制备出Ag原位生长的多孔三维还原氧化石墨烯（3D Ag-r GO）。研究形貌设计、Ag金属粒子修饰和工作温度调控对NO2气敏性能的影响。使用叉指电极微热板制备出3D Ag-r GO气体传感器,用于检测环境污染气NO2。与近期报道的各类石墨烯基气体传感器相比,3D Ag-r GO气体传感器气体传感器对ppb量级的NO2表现出高响应值、响应/恢复速度快、检测极限低等优点。3D Ag-r GO对NO2的气敏机理被详细分析。3.通过简单和低成本的水热反应和煅烧制备出不同形貌的多孔Zn O纳米片。分析多孔Zn O纳米片的合成机理。研究材料氧空位含量差异性对乙醇气体传感的影响。详细研究氧空位含量最高的多孔Zn O气体传感器的气敏性能。与文献报道的各类Zn O乙醇气体传感器相比,该传感器对乙醇具有较高的响应值、较快的响应恢复速度。此外,多孔Zn O传感器具有良好的重复性和响应值线性度,以及在50%-80%高相对湿度范围内,湿度对乙醇传感的影响较小。高氧空位含量的多孔Zn O对乙醇良好的响应性能的原因被深入分析,旨在为未来Zn O气体传感器的发展提供思路。4.选用绿色还原剂,通过简单易操作的水浴反应,在常压低温下快速制备3D r GO水凝胶,经过冷冻干燥后得到机械和化学稳定的多孔3D r GO气凝胶。在选用具有粘结和密封特性的低成本PVC胶带作为柔性基底封装气凝胶得到性能稳定的柔性压阻传感器,该传感器在170.4 k Pa至2.4 MPa的高范围内对对数压强值显示出良好线性电阻变化,还能够检测低压的桡动脉脉搏跳动,分析动脉僵硬度。这种简便且经济的制备方法使得传感器在电子皮肤中具有巨大的潜在应用。