自然界中存在各种形式的机械能，如风能、水能、声能以及人体运动的各种能量，如何采集这些能量是人们面临的一个难题，而纳米发电机作为一种新的能量转换器，可以有效的把各种形式的机械能转化为电能，为人类的开发和利用提供一种有效的途径。目前纳米发电机的研究主要基于压电式纳米发电机和摩擦式纳米发电机，然而基于压电纳米发电机的压电效应的机理还不清楚，我们通过极性、非极性GaN纳米线在外界应力下电学输运过程的研究，阐明了压电效应的来源机制。在此基础上，我们拓展了压电纳米发电机在自驱动传感系统以及摩擦纳米发电机在高空平台方面的应用。主要工作和结论包括以下几个方面:　　一.压电纳米发电机的机理研究　　通过先进的外延技术以及Top-down工艺制备极性（c面）、非极性（m面）GaN纳米线阵列，研究极性、非极性GaN纳米线中压电效应。在相同的压缩应力范围内，极性的GaN纳米线的I-V特征曲线比非极性GaN纳米的I-V曲线更容易受到外界压缩应力的调控。这是因为压缩应力引起极性GaN纳米线肖特基势垒高度的变化，从而实现压电电子学效应诱导的栅极电压对载流子输运过程的调控;而非极性GaN纳米线，沿着非极性轴，没有压电势的分布，因此压缩应力对非极性GaN纳米线电学输运过程没有调控的作用。同时非极性GaN纳米线对于横向剪切力的感应也非常灵敏，通过集成极性和非极性的GaN纳米线晶体管能够实现各种类型应力的感应。　　二.压电纳米发电机在自驱动传感系统方面的应用　　通过水热以及硫化自组装的方法制备ZnO/ZnS纳米线阵列，用于对铅离子传感。ZnO纳米线表面的ZnS壳层作为铅离子识别元素，一方面通过Zn2+和Pb2+的离子交换反应快速实现铅离子靶向富集;另一方面形成的PbS具有较窄的能带以及较高的本征载流子浓度，PbS导带中的电子向ZnO导带中迁移，增强ZnO纳米线中的载流子屏蔽效应。相对于其它干扰金属离子，ZnO/ZnS核壳纳米线阵列器件对铅离子具有更好的选择性。　　三.摩擦纳米发电机在高空平台的应用　　地面风能容易受地貌和天气的影响，而高空风能更加稳定且风速较大。因此如何更好地利用高空风能是目前人们面临的一个难题。我们发明了一种无支撑的旗帜状摩擦纳米发电机可以采集任意方向的高空风能。它是通过编织单元的接触分离模式产生的摩擦、静电电荷工作的。优化编织单元的松紧度和编织单元尺寸的大小可以进一步地提高摩擦发电机的输出电流以及输出功率。随着风速的增加，输出电流线性增加以及功率密度呈指数增强。由于其独特的二维结构设计，可以叠加并联多个摩擦发电机进一步地增加电流的输出。旗帜状摩擦发电机对外界环境具有广谱的适用性，尤其高空的低温、低湿环境。最后利用旗帜状摩擦发电机作为能量供给系统，驱动无线温湿传感器节点工作，并与电脑进行通讯。