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随着5G、人工智能、物联网技术的快速发展，电子设备作为网络通信技术的落地终端，将会面临数量与质量的更高要求，并且朝着可穿戴和可植入的方向快速发展。在普通的电子设备中，电池往往作为电子设备的能源供给方案。而电池有限的容量和耐久性成为影响电子设备稳定性的重要因素。为了避免以上问题，人们将目光聚集在采集生活的微小能量，并转化为可利用的电能。其中，纳米摩擦发电机（Triboelectric Nanogenerator,TENG）具有结构简单、成本低廉和响应速度快等优点，受到了人们的追捧。但是高内阻、输出功率有限、激励条件严格等问题限制其的广泛应用。针对此问题，本文提出了在PDMS层掺杂羰基铁的方法用来提高TENG的性能和设计并优化发电机结构以增加TENG的实用范围。本文研究的主要内容有：
①羰基铁-PDMS复合膜的发电研究
本文使用柔性印刷电路板技术制作了铜电极，旋涂法制备了不同掺杂浓度的羰基铁-PDMS复合膜，并将其组装为摩擦发电机（CI-TEG）。使用静电计测量不同掺杂浓度的CI-TEG电气输出，经过实验测量，当掺杂浓度为0.8wt%时，开路电压和短路电流均达到峰值，分别为241V和36.1μA，峰值输出功率达到3.52mW，对比基于纯PDMS组装成的摩擦发电机，输出功率提高了6倍，内阻从30MΩ降至9MΩ，可以直接点亮90颗市售LED，经过280s将47μF的电容充至5V。此外，CI-TEG展现了优良的稳定性和耐久性：CI-TEG连续工作5天，性能基本保持稳定；在室内环境中放置三十天，相比第一天，CI-TEG的开路电压下降约为9.6%。
②基于羰基铁-PDMS复合膜的摩擦发电机分析
为了收集车辆车身振动产生的能量，本论文设计和制作了基于羰基铁-PDMS复合膜的谐振式摩擦发电机。在激励加速度为1.5g，附加质量块15g的条件下，谐振式摩擦发电机工作带宽为4Hz，其开路电压峰值达到38.1V，经过330s，可以将4.7μF的电容充至3.3V。为了收集人体机械能，本文设计了便携式摩擦发电机，在外部激励为4.1Hz的条件下，其输出开路电压峰值达到了100V，短路电流峰值达到10μA。其可以直接点亮20颗绿色LED，经过261s后，可以将10μF的电容充至4V。
①羰基铁-PDMS复合膜的发电研究
本文使用柔性印刷电路板技术制作了铜电极，旋涂法制备了不同掺杂浓度的羰基铁-PDMS复合膜，并将其组装为摩擦发电机（CI-TEG）。使用静电计测量不同掺杂浓度的CI-TEG电气输出，经过实验测量，当掺杂浓度为0.8wt%时，开路电压和短路电流均达到峰值，分别为241V和36.1μA，峰值输出功率达到3.52mW，对比基于纯PDMS组装成的摩擦发电机，输出功率提高了6倍，内阻从30MΩ降至9MΩ，可以直接点亮90颗市售LED，经过280s将47μF的电容充至5V。此外，CI-TEG展现了优良的稳定性和耐久性：CI-TEG连续工作5天，性能基本保持稳定；在室内环境中放置三十天，相比第一天，CI-TEG的开路电压下降约为9.6%。
②基于羰基铁-PDMS复合膜的摩擦发电机分析
为了收集车辆车身振动产生的能量，本论文设计和制作了基于羰基铁-PDMS复合膜的谐振式摩擦发电机。在激励加速度为1.5g，附加质量块15g的条件下，谐振式摩擦发电机工作带宽为4Hz，其开路电压峰值达到38.1V，经过330s，可以将4.7μF的电容充至3.3V。为了收集人体机械能，本文设计了便携式摩擦发电机，在外部激励为4.1Hz的条件下，其输出开路电压峰值达到了100V，短路电流峰值达到10μA。其可以直接点亮20颗绿色LED，经过261s后，可以将10μF的电容充至4V。