随着社会的快速发展与进步,新的能源技术在各个领域快速发展,摩擦纳米发电机,作为一种新的自供能技术,可收集人们周围环境包括人体运动所产生的机械能,并将其转化为电能使用,现如今受到了广泛的关注。摩擦纳米发电机(TENG)是将摩擦发电以及静电感应原理相结合,制备时最为重要的部分是作为两个摩擦层面的摩擦材料的选取,需分别选取得失电子对能力较强的两种材料。故本文在现有的理论基础上,通过采用不同种类的纱线(纤维)材料,将他们织造成不同的布料作为摩擦层面,最后制成发电装置。分别探究了影响发电效率的不同因素,最后还采用聚氨酯涂层以及在聚氨酯中添加铜纳米颗粒的方式对作为摩擦面的织物表面进行处理,得到了良好效果。具体工作内容及实验研究结果如下:首先,选取锦纶、PTFE、涤纶纱线以及棉织物,采用全自动小样织机织造不同的织物面料,实验研究了不同纱线种类、不同纱线细度及不同织物紧度织成的织物作为摩擦材料时对摩擦纳米发电机输出性能的影响。结果表明,随着织造织物纱线的细度不断增大,输出电性能是不断提高的,当锦纶丝细度为280D/3时,与PTFE纱线织成的两块织物所组成的摩擦面接触摩擦时产生的电信号最强,而且随着外接电阻负载的增大,输出电信号逐渐增强,在阻值达到30MΩ时,开路电压最大为200V,后面趋于稳定,而且能产生最大的功率密度为1.06W/m~2,此外,随着织物纬向紧度增大,其输出的电信号也是增强的,当PTFE织物纬向紧度为50%时,产生最大的输出电压为200V。通过最后的测试结果分析,锦纶织物的输出性能明显优于涤纶和棉织物。接着,又利用针织电脑横机实验织造不同的三维纬向间隔织物,研究了间隔丝细度、间隔丝密度以及织物厚度对发电装置输出性能的影响。实验结果表明,随着间隔丝细度的不断增大,上下两层摩擦材料的有效接触面积是减小的,故输出性能是不断减弱的,当间隔丝细度为0.08mm时,产生的最大开路电压为65V,随着间隔丝密度的增大,输出信号也是减弱的,当间隔丝较稀疏时,产生的电信号最强,达到80V,当所织成的间隔织物的厚度逐渐增大时,其发电性能增强,得到最大的开路电压为80V。最后,为了提高发电效率,对作为一个摩擦层面的棉织物表面进行聚氨酯涂层处理,并在聚氨酯中添加铜纳米颗粒,然后涂覆在织物表面,将其作为摩擦材料,以此来提高发电效率。结果表面,随着涂覆聚氨酯的量增大,输出电信号增强。当涂覆有0.55g的聚氨酯时,能产生最大的开路电压,达到400V。若聚氨酯的涂覆量继续增大,输出的电信号则又减弱。同时还测量了不同湿度条件对输出性能的影响,随着环境湿度增加,发电装置输出性能逐渐减弱。当在聚氨酯中添加铜纳米颗粒时,输出的电信号增强,最大能达到215V。最后将发电装置放置在鞋垫中,收集人走路时产生的机械能,测得的开路电压和短路电流分别高达430V和4μA,输出信号也比较稳定。