面临日益紧迫的能源危机以及环境问题,寻找新的能源对电子设备供能的需求日渐紧迫。环境中的能量有多个层次,各式各样。除了宏观的清洁能源,如太阳能、风能、生物质能、海洋能与核聚变能等,生活中还广泛分许许多微小的、移动式的能量,如躯干的运动、动植物的呼吸、咖啡的热气、微风能、操作电脑时手和鼠标的摩擦等。纳米发电机的报道进一步推动了纳米技术的发展,使得这些以往难以被采集利用的能量有了应用的可能。随着电子设备的发展趋向微纳制造、低能耗以及柔性化,纳米发电机有望成为新的供电能源,或者纳米发电机本身作为传感器使用时可以实现自驱动。压电式纳米发电机具有简易紧凑的结构,稳定良好的机电转换效率,并且可以采集环境中各种振动能。随着柔性器件的发展,聚合物压电材料也吸引了大量的关注。聚偏氟乙烯是压电性能出色的一类聚合物材料,使用关键在于提高极性晶型的含量。静电纺丝是目前制备纳米纤维的一种有效手段,并且高电场作用下可以诱导聚偏氟乙烯生成极性晶相。碳量子点毒性低、不易漂白、发光性能优异,是一类新兴的荧光碳纳米材料。在以往的研究中发现,碳量子点可以促进聚偏氟乙烯及其共聚物在高温高压过程中的结晶行为,但其对聚偏氟乙烯静电纺丝过程的影响尚未可知。在本实验中,我们利用静电纺丝制备了具有理想形貌的聚偏氟乙烯纳米纤维,并研究了加入碳量子点对纳米纤维形貌、结构以及性能的影响。主要的研究结论如下:(1)电纺聚偏氟乙烯纳米纤维的形貌调控通过调节聚偏氟乙烯静电纺丝过程中的溶剂组分、电场强度、聚合物浓度等获得了理想的纳米纤维。静电纺丝过程中纳米纤维的形貌是电场作用力和溶液表面张力共同作用的结果,采用DMF/丙酮双溶剂并且适当增大丙酮的比例、适当增加电压强度和聚合物溶液浓度可以降低珠结数目,减小纤维直径,并且获得直径分布更为均匀的纤维。(2)聚偏氟乙烯/碳量子点纳米纤维的制备及其压电性能加入碳量子点可以使纤维在电场作用下更好地拉伸分化,获得直径更细并且分布更均匀的纤维,并且能够促进聚偏氟乙烯在静电纺丝过程中的结晶行为以及极性晶型的转化。与之相对应,加入碳量子点对机电输出信号也有正向影响。在频率为1.6 Hz,加速度为6 m/s~2,35 N的机械外力作用下,1%碳量子点添加量(wt/v)的聚偏氟乙烯/碳量子点复合纳米纤维具有2.1μA/cm~3和55.6 V/cm~3的电输出信号,并且输出信号随着加速度的增加而增大,具有在加速度传感器领域的应用前景。聚偏氟乙烯/碳量子点纤维在低频(<10 Hz)下的测试更符合实际中可采集的能源频段,同时稳定性测试也显示复合材料具有实际应用的可能。(3)聚偏氟乙烯/碳量子点复合纳米纤维的荧光性能聚偏氟乙烯/碳量子点纤维材料集成了多功能:碳量子点不仅增强了聚偏氟乙烯的压电输出能力,而且赋予了纳米纤维多色发光荧光效应。该材料在不同波长的激发光下具有不同的发射光谱,在植入式电子设备等领域具有应用前景。