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近年来,随着体域网的快速发展,穿戴式/植入式无线低功耗器件对其供能元件提出新的挑战。传统的可穿戴/植入式医疗器件主要使用电池作为供能单元,尽管在供能密度及稳定性等方面具有优点,但由于要经常更换电池而无法满足日益复杂的应用环境需求。如果能够利用环境中的能量,例如将体域网中的机械能转换为电能进行持续供电,与可穿戴/植入式医疗器件形成自供能系统,那么不仅能够解决化学电池带来的一系列问题,而且能够大大降低体域网中众多节点的维护成本。因此,本文提出基于压电和摩擦电复合机制的柔性能量采集器,并将其应用到可穿戴式器件中实现自供能系统。主要工作如下:1.建立了接触平行板式与单摩擦电极式摩擦电能量采集器的理论模型,在此基础上,建立了两种平板式与单摩擦电极式摩擦电/压电复合能量采集器理论模型,设计和优化了结构,并分析了两种器件的工作原理。2.静电纺丝工艺制备P(VDF-TrFE)薄膜和掺杂法形成PDMS/MWCNT复合薄膜;通过SEM、XRD、FTIR研究表明,P(VDF-TrFE)纳米纤维直径约为200 nm,在薄膜上均匀分布,具有明显的压电性β晶相结构;同时PDMS/MWCNT复合薄膜具有均匀的多壁碳纳米管分布及通过倒模在表面形成一致的50μm高度锥状体凸块阵列。3.对柔性摩擦电/压电复合能量采集器,搭建了测试平台,分析并测试了器件在受到手指按压作用(~5 N)时,两种机制下的开路/闭路输出电压、输出电流与外部阻抗的关系,以及整流后复合输出电压;分析并测试了作为手指压力传感器时的输出电压与手指的压力关系。同时对比了五种相关工艺下制备的器件性能,优化制备工艺。4.以PDMS、AZO、P(VDF-TrFE)三种材料制备了一种新型透明柔性摩擦电/压电复合能量采集器;通过SEM、XRD、FTIR、透明度及拉力测试,结果表明器件表面分布有结构均匀的金字塔阵列,P(VDF-TrFE)薄膜具有明显的β相结构,且器件在可见光区域最大透明度为60.77%,拉伸率为75.83%,计算薄膜杨氏模量是2.68 MPa。5.对单摩擦表面式透明可穿戴复合能量采集器进行了性能测试并相应开展应用性研究。搭建了器件测试平台,分析了器件固定在人体前臂表面受力时性能输出,包括两种机制下的开路/闭路输出电压、输出电流与外部阻抗的关系,整流后的复合电压输出和电荷输出。同时,将器件固定在人体的颈部、手指、胳膊、脚腕,作为人体关节运动(如折叠、摆动、弯曲等动作)传感器,并对器件的输出电压信号进行了测试和分析。