人体是一个巨大的能量单元,脚底包含了人体最高的力学能量,采集日常运动中脚底的机械能并将其转化为电能来提高可穿戴电子设备续航能力具有重要的研究价值。目前已经报道的机械能采集方式主要有三种:电磁发电机、摩擦纳米发电机和压电纳米发电机。电磁发电机具有能量采集效率高,输出电流大等优点,但其体积大、低频响应度低、刚性结构不宜穿戴等缺点。摩擦纳米发电机具有材料选择和工作模式多样化、易集成、输出电压高等优点,但其输出电流低。压电纳米发电机具有低频响应效果好、灵敏度高等优点,但其成本较高。面对复杂的运动模式,单一种类的发电机难以实现好的采集效果,该论文采用两种不同种类发电机复合策略来弥补单一发电机自身存在的缺点,复合后的发电机具有两类发电机的优点。该论文探索了两种采集脚底机械能的复合式发电机。（1）使用传统高密度柔性海绵为基体,对基体进行微结构设计以结合摩擦电和压电两类纳米发电机。摩擦纳米发电机选择PTFE和Al作为摩擦层,压电纳米发电机选择商业PVDF压电材料。该两类纳米发电机并联复合后通过简易封装置于鞋内既可以作为鞋垫使用也可以置于鞋垫底部,该复合式摩擦-压电纳米发电机可以从人体运动中采集到的150 V的最大开路电压和4μA的最大短路电流。该鞋垫能够直接驱动60个LED灯工作,行走3分钟后存储的电能能够驱动微型计算器进行2次简单的数学运算。最后基于该复合发电机设计了一套足背脉搏监测系统,该系统能够实时监测足背动脉搏动情况,复合发电鞋垫可以采集运动能量为足背动脉监测系统补充电能。该一体化的设计理念在未来的医学监测和运动监测等领域具有重要应用价值。（2）借鉴按压旋转玩具设计灵感结合电磁发电机和摩擦纳米发电机的工作原理设计了一种按压旋转式摩擦-电磁复合发电机。该复合发电机可以将垂直按压运动的能量转化为电能,将该复合发电机布置于路面上,可以采集人行走时脚底的机械能。当复合发电机受到一次垂直按压运动时,电磁发电机可以输出5 V、3.5 m A的开路电压和短路电流,摩擦纳米发电机可以输出25 V、0.6μA的开路电压和短路电流。当复合发电机受到一次满载垂直激励后,可以驱动LED灯板工作2 s,驱动温湿度计工作30 s,持续不断的激励可以为智能手机充电。最后基于该摩擦-电磁复合发电机设计了一种自驱动语音导航系统,盲人可以根据导航系统提示到达目的地,与传统GPS导航系统相比,该系统能够避免网络延迟和地图失准给盲人出行带来困难,在未来智能导航领域具有重要应用价值。