随着5G时代的来临,建设智慧城市所需的分布式设备快速发展,可持续和可再生能源的供应成为迫切需求。由于传统化学电池存在体积大、需替换、易污染等诸多缺陷。因此,从周围环境中直接采集机械能转化为电能的机械能能量采集器成为近年来的研究热点。驻极体能量采集器作为机械能能量采集器的一种,因其灵敏度高、成本低、制作工艺简单且易与微机电系统MEMS工艺兼容等优点而得到了广泛的研究。目前,驻极体能量采集器的输出性能还有很大的提升空间,需要进一步研究和改进。驻极体能量采集器的结构主要分为三部分:驻极体、电容介质（多为空气）和电极。驻极体是能量采集器的核心。能量采集器的输出性能,高度依赖于驻极体的性能。通常,能量采集器采集的能量与驻极体中电荷密度的平方成正比。因此寻找具有高电荷密度和高电荷稳定性的驻极体材料对提升器件的输出性能十分重要。电容介质是驻极体能量采集器中另一主要组成部分。然而,到目前为止,还没有关于器件中电容介质的研究。本文的主要研究工作及成果如下:（1）将驻极体能量采集器中的空气-弹簧结构替换成弹性体薄膜结构,简化结构且利于改变弹性层电容介质的相对介电常数以研究弹性层电容介质和驻极体能量采集器输出性能的关系。（2）对以弹性体薄膜为电容介质的驻极体能量采集器建立理论模型。由理论模型明显发现驻极体表面电位与器件的输出电流和输出电压成正比。通过简化模型和数值模拟得到,器件输出性能随着电容介质相对介电常数的增大而先增大后减小,即存在一个最优相对介电常数使器件性能最好。（3）利用四氟乙烯,六氟丙烯和偏二氟乙烯共聚物（THV）薄膜,使用三明治型结构,改进氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）薄膜驻极体,分别测量FEP驻极体和三明治型FEP/THV/FEP驻极体的表面电位在三种不同条件（常温、持续加热和酒精擦洗）下的变化情况。实验结果表明三明治型结构提高了驻极体的电荷密度和电荷稳定性。（4）使用碳纳米管（CNT）掺杂聚二甲基硅氧烷（PDMS）,制备了碳纳米管质量分数0-2.8 wt%的复合膜CNT@PDMS,测试了其相对介电常数。实验结果表明,PDMS中掺杂CNT可以有效提高相对介电常数。（5）实验测试不同电容介质相对介电常数对驻极体能量采集器输出性能的影响,验证了理论部分中关于电容介质相对介电常数与输出性能间关系的结论,并利用此成果优化相对介电常数显著提升了器件输出性能。这项工作为驻极体能量采集器的开发提供了一种新奇有效的设计方法。（6）模拟实际应用中,器件被生活环境中机械能激励的情况。使用手指点击经优化的最佳器件,外部负载为10 MΩ时,输出功率可以达到1.549 m W,对应功率密度0.948 W/m~2;外部负载为100个串联的蓝色LED灯时,可以瞬间点亮所有灯泡。