近年来,随着互联网时代的到来,个人便携式手提电脑和手机等电子设备成为了人们生活中不可或缺的重要物件。因此,解决小范围的供电问题显得尤为重要,目前的技术解决方式以蓄电池为主,但蓄电池技术有着自身的局限性,如供电的持久性差、对环境污染严重和材料资源消耗大等,已经无法满足个人便携式电子产品日益发展的需求。并且在不久的将来,随着微纳系统的发展,以及它们在原位人体健康的实时监测、基础设施的监测、环境监测、物联网以及军事技术上的应用,传统的蓄电池来提供能量的方式将不能满足传感器网络的工作环境和需求。因此,大力开发纳米级可持续性自驱动电源技术,寻求产业上的突破,解决便携式电子产品和微纳系统发展对可持续性自驱动电源的需求将是未来科技产业发展的一个重心。本论文从获取环境中的热能和机械能两个方面来详细阐述基于混合纳米发电机的智能传感器的研究与应用。在生产生活中存在大量被浪费的热能,如何来收集这些能量并把这些能量转化为我们需要的电能,这个问题越来越受到人们的关注。在科研中我们运用基于PVDF(polyvinylidene fluoride)薄膜的热释电发电机PG(pyroelectric generator)来获取热能,当温度变化达到50 K的时候,PG可以产生8.5 V的开路电压和0.8μA的短路电流,外接一个0.1 MΩ电阻,可以产生2.2μW的输出功率。这种热电发电机(PG)可以用来驱动LCD(liquid crystal display)和LED(light emitting diodes),同时也可以用来给商业电容充电。由于这个热电发电机电压和温度的变化呈线性关系,所以PG也可以用来构建一套自供能的温度传感器,从而可以开发更多的自供能的应用系统。在风中和流动的水中蕴藏着源源不断的机械能,同时由于PVDF和水的接触分离,也会将水中蕴藏的静电能转移出来。我们的旋转式混合纳米发电机(TENG)由三部分组成:水轮叶片式摩擦电纳米发电机(W-TENG)、圆盘式摩擦电发电机(D-TENG)和电磁式发电机(EMG)。这种混合式的发电机可以将水中和风中的机械能和静电能通过转换电路转化为我们需要的电能。当转数达到200 rpm时,DTENG和EMG的短路电流分别可以达到4μA和7 mA,当水的流速达到60 ml s-1时,W-TENG的开路电压可以达到10 V。由于这种混合TENG具有很强的发电性能,所以它可以给锂电池和商业电容来充电,被充电的锂电池和电容又可以用来驱动LED、电子PH测试仪和温度湿度传感器,从而构建成不用额外充电的自供能的传感系统。