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随着智能化进程不断推进,物联网技术已经成为改变人类生活方式的重要手段,物联网的搭建依赖于各式各类的分布式电子传感器。而传统传感器供电方式导致的能源有限问题,严重限制了其使用寿命,因此利用环境能量收集技术为物联网中传感器节点供电逐渐成为近几年来的研究热点。本文将摩擦纳米发电机与传感器网络节点结合,同时考虑到传感系统长效稳定运行的使用需求,对于摩擦纳米发电机的耐用性与使用寿命进行了系统的研究。由于摩擦纳米发电机的工作特点,摩擦接触产生材料之间的摩擦磨损会导致器件性能下降,为此,本文从摩擦学角度出发,通过搭建摩擦试验机对摩擦纳米发电机聚合物材料的摩擦磨损行为进行研究,分析并总结摩擦纳米发电机工作各阶段变化规律及其失效原因,从结构设计角度提出耐用性解决方案,设计并制备了间歇性接触模式的摩擦纳米发电机（D-TENG）,测试了其电输出性能,并以D-TENG为基础提出了解决传感器节点能源受限问题的两个方案。主要研究内容如下:（1）首先通过自搭建摩擦实验平台,以聚合物硅胶与铝箔电极作为摩擦副,研究了摩擦纳米发电机工作过程中电学和摩擦学特性,研究结果表明摩擦纳米发电机工作可以大致划分为四个阶段:跑合阶段、初期磨损阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。电学输出随时间出现了规律性的变化趋势:先增大到趋于稳定最后减小的整体趋势。电学输出增大对应了跑合阶段、初期磨损阶段,随后进入稳定输出阶段对应稳定磨损阶段,最后由于持续摩擦进入剧烈磨损阶段输出出现明显的下降趋势。建立理论模型并结合测试结果详细分析了各阶段变化的产生原因。根据摩擦测试结论提出了摩擦纳米发电机电学性能及耐用性改善方案,从输出角度可以考虑利用介电薄膜在TENG工作过程中静电粘附效应引起的形变,设计更高输出的TENG;从耐磨性角度,在TENG结构设计中可以考虑减少介电层之间的接触频率,尽量避免高频的应力循环导致的疲劳磨损对于其输出性能的影响。（2）基于理论研究设计了高耐用性的间歇性接触工作模式的摩擦纳米发电机（D-TENG）,通过建立理论模型并结合有限元仿真的方式分析了最大间距H、电极间距g和电极面积Sc对D-TENG输出性能的影响,模拟了D-TENG工作过程中电势分布情况和电势变化曲线。制造组装了D-TENG结构,讨论了结构参数:最大间距H、电极分布和介电层表面微织构处理对于D-TENG输出性能的影响,测试结果表明D-TENG对最大间距H在小于2 mm的变化范围内表现出了更好容忍性,当H=2 mm时输出性能下降仅为8%,当H继续增大输出性能开始迅速衰减,短路电流、转移电荷量和输出电压分别由H=0.5 mm时的0.71μA、0.9 n C、33.2 V下降到H=1cm时的0.35μA、0.41 n C、12.9V;随电极对数增加电荷转移和积累速度增加,短路电流密度从0.48μA/m~2提升到了2.56μA/m~2,而输出电压从40.2 V降低到了25.6 V;表面微织构的引入有效提升了D-TENG输出性能,转移电荷量从0.67 n C提升到1.01 n C,输出电压从41.2 V提升到了53.4 V整体输出性能提升了约30%,提升效果明显。（3）进行了基于D-TENG的传感器性能测试和D-TENG充电性能测试。基于D-TENG的转速传感器对不同速度区间表现出了良好匹配特性,输出电压的峰值数与转速之间具有完全线性的比例关系;传感器响应性能及耐用性良好,在转速V=200 r/min的电机驱动下,最短响应时间50 ms,恢复响应时间90 ms,经3 h的循环测试实验,循环36000次后电压波形仍然稳定,电压峰值维持在40 V左右,测试前后衰减并不明显;最后进行了环境测试,在20%-80%湿度范围内电输出性能重复性较好,电压无明显下降。而基于D-TENG能量收集性能测试表明,D-TENG的最佳匹配负载为60 MΩ,最大功率密度达到140 m W/m~2,经过100 s充电可以将500 n F的电容冲到6.8V,可以被用作一种潜在的电源。（4）针对于传感器节点能量受限的问题,提出了基于D-TENG装置的两种解决方案,分别是基于D-TENG传感器节点能量补充方案和基于D-TENG的传感器监测系统。测试了基于D-TENG的微动能收集装置和风能收集装置的充电性能,结果显示能量收集装置经过80 s分别可以将47 n F电容充电到3.64 V、100 n F的电容充电到5.48 V,可以满足低功耗传感器节点的用电需求。还设计了基于D-TENG的转速监测系统,开发了基于labview的转速监控界面,通过演示测试证明了D-TENG用于转速传感监测的可行性,可以实现对机器的运行状态监测和故障报警。