通过由换能器与管理电路构成的可穿戴电子设备来收集、整合、分析以及反馈人体的多种生理信号及运动行为，能够有效提高人类的生活质量，也将成为5G技术和物联网技术新的重要应用场景。然而，可穿戴电子设备也面临着一些亟待解决的问题。首先，现有基于电池的供能技术限制了可穿戴电子设备的续航时间；其次，刚性可穿戴设备与人体柔软的皮肤、肌肉不匹配易产生不适，尤其对于长时间佩戴的设备，舒适性成为了更加重要的需求考量。基于柔性聚合物驻极体材料来设计换能器是近年来可穿戴设备中能源收集与主动式信号转换领域的研究热点，因此受到了众多研究者的关注。然而，如何通过提升驻极体换能器工作时的转移电荷量来提升器件性能，以及如何减小器件尺寸来优化可穿戴性是需要解决的重要问题。本论文基于驻极体材料全氟乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene, FEP)和插层介电聚合物之间存在的静电介质极化，设计了两种插层型驻极体换能器并优化了两者的输出性能，超薄的柔性薄膜形态为其长期穿戴的应用提供了可行性。主要研究内容和结果总结如下：
　　(1)基于驻极体换能器的基本工作原理，阐述了驻极体换能器的结构特征与其输出性能的构效关系，并构建了相应的物理模型，揭示了驻极体表面电荷密度、气隙形态和驻极体厚度等重要的器件参数与转移电荷量之间的内在联系。
　　(2)通过在传统驻极体换能器的气隙中引入介电聚合物，设计了介质阻挡放电和介电串联结构。研究发现插层型结构的驻极体换能器有效抑制了器件工作过程中的空气击穿并阐明了其中击穿抑制的机制，提高了转移电荷量。研究了基于该结构的驻极体换能器参数(驻极体厚度、介电聚合物介电常数、介电聚合物厚度和器件负载等)对器件输出性能的影响，并将驻极体换能器的转移电荷量从~250μC/m2优化提升至~470μC/m2，对应的峰值输出功率可达4.9W/m2。
　　(3)通过静电相互作用(麦克斯韦应力)组装了具有压电效应的驻极体薄膜(压电驻极体)，并验证了其压电效应源于夹层介电薄膜两侧的异号静电荷所构成的偶极结构。该驻极体薄膜表现出显著的正压电效应和逆压电效应，同时拥有轻质、柔软以及超薄(~25μm)的特性。研究通过选择合理的插层介电材料，制备了压电系数为40pC/N，压电电压系数为1.9Vm/N的压电驻极体换能器，并展示了多种可穿戴电子器件应用，如超薄应变传感器和声学传感器。提出的具有压电特性的复合薄膜新结构也为低成本且易加工的压电驻极体薄膜制造提供了一条新途径。
　　(4)基于静电组装压电驻极体的原理，论文进一步提升了压电驻极体的压电系数，并研究了压电性能的稳定性。通过引入聚偏氟乙烯聚合物(Poly(vinylidene fluoride)， PVDF)为中间介质层，设计了FEP/PVDF/FEP结构压电驻极体薄膜；基于模型优化的PVDF的厚度和驻极体表面电荷密度，显著提升了该压电驻极体薄膜的压电系数(77 pC/N)和逆压电系数(191 pm/V)，并研究了该结构压电驻极体的温度稳定性，为开发具有宽工作温度范围的柔性聚合物压电材料提供了经验。