压电材料能够将力与电信号互相转换,从而在换能器、驱动器、传感器上有着广泛的应用。而当压电材料的尺度减小到微纳米范围时,其性能会发生极大的改变。例如压电纤维的弹性系数会减小,弹性极限增大,压电常数也会随着纤维直径减小而增大,对微弱、低频、不规则的机械振动变得很敏感,也能够产生压电响应。而这种机械振动是环境中广泛存在的的绿色可再生能源,例如气流、水流、噪声、振动、生物运动等等。因此将压电材料纳米化以从周围环境中收集废弃的振动能转化为电能,应用在纳米发电机、有机污染物催化降解等领域,是一种非常有应用前景的技术。但是在已有的研究中,对压电纤维的制备、微观结构与压电-铁电性能的研究仍然不够深入,其压电性能较压电陶瓷仍然较差;而且对于压电纤维在外加应力/应变下如何产生变形并产生压电势,以及压电势如何传递到外部并加以利用的机制研究并不够深入;基于其制备的纳米发电机输出和催化降解性能仍需进一步提升。因此,本文以压电纳米纤维为研究对象,主要研究了以下内容:(1)首先基于新型高性能的无铅压电陶瓷(1-x)(K1-y Nay)(Nb1-z Sbz)O3-x Bi0.5(Na1-w Kw)0.5Zr O3(KNNS-BNKZ)的成分设计,通过静电纺丝法首次制备出KNNS-BNKZ纳米纤维,通过多种分析测试方法对其结构和压电铁电性能进行表征。(2)然后基于KNNS-BNKZ纳米纤维,制备了多种结构的压电纳米发电机,通过测试其电信号输出,分析讨论了基片,电极,纤维空间排布,加载方式,负载等各种因素对纳米发电机输出的影响,进行结构设计优化,实现能量的收集与存储。(3)然后通过应用图案衬底和纤维在空间上的自限制,引入弯曲的一维压电结构和几何的新设计,在多种压电陶瓷纤维中实现了向上的挠曲电自极化,基于这种自极化的纤维,制备出的纳米发电机未极化就能够产生与极化后的纳米发电机相近的电压,这种由于应变梯度导致的自极化非常稳定,能够抵御外加电场和温度变化。(4)制备了0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-BCT)压电纤维,并且基于纤维的压电电化学效应,首次实现俘获低频,低能量的机械能以降解Rh B染料水溶液。这些研究极大地促进了一维压电/铁电材料的制备、结构与性能的研究,推动了其在收集利用绿色可再生的振动能上的应用,具有十分重要的意义。