利用高导电性的氮化钛纳米线作为聚苯胺的生长基质，有效减少电极材料的电荷传输电阻，提升聚苯胺的超级电容储能性能。以碳纤维作为柔性基底，采用晶种辅助水热结合电化学聚合法制备了柔性聚苯胺/氮化钛纳米线电极材料(PANI/TiN)，电极材料呈现高度有序的同轴核壳纳米线结构，且纳米线之间彼此分离，有利于电解液离子的传输，提升储能性能。电流密度为1 A/g时，比电容为403 F/g；电流密度从0.5 A/g增加到10.0 A/g时，比电容保持率为初始容量的53.4%，电流密度为5 A/g时，循环充放电1 000次后PANI/TiN的电容保持率为79.1%，与PANI相比均有较大提升，表明PANI/TiN具有较好的电化学储能性质。以PANI/TiN电极材料为电极构建柔性全固态对称型超级电容器(PANI/TiN//PANI/TiN)考察其应用性。PANI/TiN//PANI/TiN柔性超级电容器在电流密度为1 A/g时，比电容可达100.2 F/g，且在不同角度弯曲后比电容无明显衰减。当功率密度为500 W/kg时，能量密度可达50.1 W?偸h/kg，且1个单元的该超级电容器可驱动红色(1.8 V)发光二极管，具有较为广阔的应用前景。

以聚苯胺作为敏感材料，实验制备了高灵敏快速响应的声表面波(SAW)氨气传感器器件，结合鉴相式传感电路，构建了传感系统。聚苯胺对氨气的选择性吸附所产生的质量负载及声电耦合效应引起声传播速度的变化，进而以鉴相器输出的电压信号来表征待测氨气体积浓度。实验结果表明，在室温工作条件下，传感器显示出高灵敏度(0, 11 mV/10-6 mV)、低检测下限(0, 5×10-6)及快速响应时间(T90<20 s)。

基于p-n结的光生伏特效应可构筑性能优异的UV探测器，本文采用水热法可控制备竖直排列的氧化锌纳米棒阵列(n型ZnO-NRs)，利用原位聚合法在ZnO-NRs表面上修饰p型聚苯胺线膜(PANI-NWs)，再组装成ZnO-NRs与ZnO-NRs/PANI-NWs紫外探测器。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外可见漫反射(UV-Vis)光谱表征样品的形貌、结构与光学性质。并通过电化学工作站测定电流-时间(I-t)和电流电压(I-V)曲线，表征其光响应性能。结果表明，制备的ZnO-NRs/PANI-NWs材料阵列排列整齐，界面接触良好，孔隙均匀。ZnO-NRs/PANI-NWs探测器在检测365 nm紫外光时，光电流为2.73×10-4 A; 检测254 nm紫外光时，光电流为1.44×10-4 A。其光电流为ZnO-NRs探测器的4~10倍，ZnO-NRs和PANI-NWs之间形成的p-n结增强了光电导。用ZnO-NRs/PANI-NWs材料组装成的UV探测器体现出稳定性好，响应速度快，恢复时间短，电流增益高等优点，为开发高性能紫外光电探测器提供数据支撑。

为直接制备小尺度且具有可控形貌的导电聚合物微结构,利用一种基于飞秒激光的双光子聚合法,实现了聚苯胺在基底上任意位置处微纳米尺寸线条的精准可控制备。以苯胺为单体、硝酸为氧化剂,通过调控苯胺与硝酸的浓度,可以制备出具有不同形貌的聚苯胺微纳米线。不溶于水的苯胺高聚物在水相界面处合成,苯胺与硝酸的浓度及激光功率会影响水溶性苯胺低聚物的分布,进而影响聚苯胺微纳米线的形貌。当苯胺与硝酸浓度分别为0.69mol·L -1和0.60mol·L -1时,可制备出具有致密光滑形态、电导率为5.79×10 -6 S·cm -1的聚苯胺微纳米线。本研究为导电聚合物的制备及其在传感器、微型探测器等微纳米器件中的广泛应用提供了新思路。

可穿戴传感器可以方便地监测汗液pH、体表温度等信号, 以此判断人体的健康状况, 因而吸引了广泛注意。本研究制备了一种用于检测人体皮肤表面温度及汗液pH的芯片式传感器。pH传感器为ZnO/聚苯胺(PAni)微纳米结构, 在不同pH溶液中的表面电位不同, 灵敏度达120 mV/pH。温度传感器为ZnO/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 用简单的滴落涂布法在聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡(PET/ITO)导电电极表面修饰一层ZnO/rGO。随着温度的升高, ZnO/rGO复合材料的电阻下降, 其电阻变化量的灵敏度达-0.67%/℃。两种传感材料可以集成在一个微小的芯片上, 获得的多功能传感器表现出较高的稳定性, 在皮肤表面pH和温度检测方面具有潜在的应用价值。

本文以过硫酸铵为引发剂，植酸为掺杂酸，在溶液中原位聚合合成了碳纳米管（CNTs）/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）/聚苯胺（PANI）复合电极材料。通过红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)对电极材料的结构和微观形貌进行了表征。通过循环伏安法(CV)、交流阻抗谱(EIS)、恒电流充放电(GCD)等电化学手段对材料的电化学性能进行了表征。结果表明：与SBS/PANI复合材料相比，CNTs/SBS/PANI复合电极材料具有更高的比电容、循环稳定性和倍率性能。当CNTs的加入量占苯胺单体质量百分比为3%，在扫描速率为5 mV/s时，CNTs/SBS/PANI复合电极材料的比电容最大为356.7 F/g。

从节能、便携、微型化的角度看,在无电源供给的情况下能够自驱动的光电探测器更能满足现代电子设备的需求。本文采用原位聚合的方法制备了一种基于p型硒纳米花(Se-f)和p型聚苯胺(PANI)的新型异质结结构。Se纳米花结构的高表面积可以吸收更多的光能量,有利于空穴电子对的有效分离。PANI直接沉积于Se-f表面形成高质量的异质结,促进产生内建电场。Se-f/PANI器件在300~700 nm波长范围内均有良好的光电性能和自驱动特性,特别是在无偏压610 nm光照下具有最高的响应度(72.9 mA·W-1)、良好的探测度(1.98×1012 Jones)以及快速的响应速度(上升时间8.6 μs,下降时间3.24 ms)。这将为今后开发高性能自驱动有机/无机光电器件提供一个好的选择。

提出了一种基于氧化铜/聚苯胺包覆光子晶体光纤的一氧化碳传感器。将标准单模光纤与实心光子晶体光纤熔接形成马赫-曾德尔干涉结构,在光子晶体光纤表面涂覆氧化铜/聚苯胺复合材料,用于检测一氧化碳(CO)。结果表明,在光纤表面形成了一层厚度约为2 μm的均匀复合膜;该传感器的灵敏度为17 pm;传感器在CO体积分数为0~75×10 ^-6的范围内呈现良好的线性关系和选择性,响应时间和恢复时间分别约为80 s和110 s。该传感器具有成本低、结构简单、制作容易等优点。