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在物联网时代,便携式微纳器件及其能源供应问题,促进人们开展了大量的研究工作来探索可再生能源。数以万计的传感器、便携式电子设备的接入带来了对能源的大量需求,而传统的分散式能源使用一次性电池作为能源供应,带来了较大的环境污染。太阳能、水能、热能、机械能等作为一种可持续的能源供应,得到了较快的发展。机械能作为自然环境中广泛存在的一种巨大资源,对其收集技术有电磁发电机（EMG）、摩擦电纳米发电机（TENG）和压电纳米发电机（PENG）等。在这些机械能量收集技术中,TENG和PENG以麦克斯韦位移电流的第二项为主,已被证明是一种捕获低频、无规则环境机械能的有力工具,具有经济有效、重量轻和材料来源广泛的优点。TENG可收集各种形式的机械运动能量,其结构设计复杂多样,而PENG的器件结构相对简单。近年来,复合纳米发电机（TPENG）逐渐成为纳米发电机领域的热点之一,并引起了人们极大的兴趣,因为可以收集多种不同形式的能量,提高能量转换效率。本文主要围绕复合纳米发电机的设计、性能调控和应用探索开展工作,主要研究内容如下:（1）制作了一种独特的两电极结构TPENG,它采用了一种金属-金属点接触设计,能在一次循环中出现压电和摩擦电效应。在TPENG中,分别使用BaTiO3陶瓷片和商用PTFE膜作为压电层和摩擦电层。通过在PTFE膜上开一个小孔,作为传输压电电荷的导电通道。通过调整BaTiO3的铁电极化方向开展摩擦电荷与压电电荷之间相互作用的研究,并调控复合发电机的电输出性能。摩擦/压电复合纳米发电机在2 Hz时实现了最大开路电压45 V,短路电流密度10.4μA/cm2。通过V-Q图从输出电能的角度研究摩擦电和压电效应,表明了点接触的TPENG的摩擦电和压电效应只是简单叠加,摩擦电和压电电荷没有耦合。有限元模拟进行的定性理论分析与实验结果一致,证明了目前实验设计的合理性,这项工作清晰地阐明了TPENG中摩擦电荷和压电电荷的转移过程,为理解TPENG中的压电和摩擦电效应提供了新的见解。（2）为了更好的收集风能和水滴能等广泛存在环境中的能量,设计了一种类似百叶窗式的复合摩擦纳米发电机。由于在低空环境中大部分是低速风,中低频的雨滴能常见于雨天,而TENG可在低频下高效转化机械能到电能。该器件中位于上方的水滴纳米发电机采用双电极的模式,相比较传统的单电极水滴能发电机,极大的提高了输出功率。其水滴能的开路电压达到了95 V,短路电流为25μA,分别是传统的单电极TENG的190倍和64倍,并且其峰值功率达到了1.2 mW。位于器件下方、采用独立层的风能纳米发电机利用阵风下的摆动收集风能,其开路电压达到57.6 V,短路电流为9.4μA,峰值功率达到了0.81 mW。利用整流电路后复合摩擦纳米发电机可以在11 s内将10μF的电容充到7.8 V,同时能够监测雨滴的频率。还发现风速和输出电流呈现一定的线性关系,表明其有望应用于风速传感器。这种复合式结构的优势在于水滴能收集和风能收集互不干扰,不容易受环境的影响,有望在风雨交加、传统电池不易工作的环境下为便携式微纳器件提供电能。