电子器件更广泛的应用本质上需要克服传统的刚性,电源不可持续的限制,从而为更复杂的电子产品带来稳定性、高输出、免维护、柔性的有利特性。针对柔性电子中电源不可持续的限制这一问题,很多研究表明柔性摩擦纳米发电机（TENG）可以应对这些挑战,并提供一种可行方案。柔性TENG不仅可以收集人体运动和环境中能量,还可以作为自驱动传感器将各种形式的机械或物理刺激转换为电信号。此外,柔性TENG可与能源存储设备集成,获得自充电电源系统。柔性TENG制备的关键问题是选择具有良好柔韧性和机械稳定性的合适电极材料,以及设计并制备完全柔性的结构。多功能的柔性TENG可拓展其在可穿戴和可植入电子设备领域的应用。因此,本论文主要制备了几种不同柔性电极,利用柔性电极的优点及功能性,构建了以电压为监测信号的自驱动柔性传感器;并结合能源存储设备集成为自充电功能性织物,对不同应用方式的传感机理,充电机理进行探讨,并对不同结构进行一定的表征分析。实现了柔性可穿戴摩擦纳米发电机的制备及其在能源收集和自驱动传感的应用研究。具有一定的科学意义和应用前景。以下是本论文主要研究内容和研究成果:首先,制备了一种由双网络聚合物离子导体海藻酸钠/硫酸锌/聚（丙烯酸-丙烯酰胺）水凝胶（SA-Zn）为导电电极的TENG,水凝胶具有出色的拉伸性（＞10000%）、高透明度（＞95%）和良好的导电性(0.34 S·m-1)。SA-Zn水凝胶TENG可以从人体运动中获取能量,例如弯曲、拉伸和扭曲,可以轻松点亮234个绿色商用LED。负载电阻在0.6 GΩ时,功率密度可达32m W·m-2。此外,该TENG可用于制备自驱动智能训练带传感器,用于监测手臂伸展运动。这项工作可为下一代可持续的可穿戴和运动监测电子设备提供一个平台。其次,开发了双螺旋结构有机凝胶纤维单电极摩擦纳米发电机,用于无电源和可缝合植入纤维应变自驱动传感器系统。该系统由尺寸可控的螺旋结构有机凝胶纤维和硅胶线组成,具有高稳定性和可拉伸性。有机凝胶纤维具有快速制备（15s）、高透明度（＞95%）、高拉伸性（600%）、高稳定性（超过6个月）等优点。该传感器在2.5-150%拉伸应变下,具有较高灵敏度和稳定性。在不同弯曲角度30-180°,不同撞击力2-10 N下,输出均保持良好的稳定性。该传感器成功地植入了兔子膝盖的髌韧带上,用于实时测试膝盖韧带应变和肌肉应力。同时在体内7天后输出依然很稳定。除此之外,通过炎症测试验证了传感器的生物相容性。该方法制备的自驱动传感器可为人体肌肉和韧带的植入传感提供新的途径和平台。最后,为了解决自驱动生物传感器系统中电子元件供电问题,我们制备了一种便携式可穿戴的自充电电源织物。该系统由一种新型、可在人体运动中收集低频和无规律运动能量的同轴摩擦纳米发电机纤维作为发电单元,和一种湿法纺丝制备的氧化石墨烯纤维经过功能化负载后制备的同轴纤维超级电容器作为储能单元集成的。纤维TENG具有柔韧性、可编织性和与其他电子器件集成的适应性。TENG能将多种机械能转化为电能,可作为可穿戴自充电可持续的动力源。负载电阻在3 GΩ时,最大输出功率密度为17.9μW·m-1。同轴纤维超级电容器具有较高的体积能量密度34.78μWh·cm-3,电容在超过20000次循环后仍可保持87%以上,具有良好的稳定性。由于TENG和超级电容器都是柔性纱线结构,我们将其集成到织物上,可持续收集人体运动能量并存储起来,具有极大的便携性和广泛适用性,为可穿戴电子器件提供自充电系统能源。综上所述,本论文制备了多种柔性电极以及基于此电极制备了柔性摩擦纳米发电机,系统地分析探讨了柔性电极材料的制备及表征过程,并探讨了基于此电极制备的柔性可穿戴摩擦纳米发电机的能量收集原理及自驱动传感机理;通过不同的应用方式,拓展了柔性可穿戴摩擦纳米发电机在运动监测,体内肌肉韧带应力-应变监测等方面的应用;未来,也将在医疗监测,辅助治疗等方面具有广阔的应用前景;同时为自充电动力织物提供了可编织可穿戴可集成的思路和理论依据,丰富了柔性摩擦纳米发电机在能源收集和自驱动传感上的应用。