随着物联网以及现代信息能源技术和的高速发展,新型柔性电子产品在医疗保健、环境监测、安全分析、大数据采集等越来越多的领域表现出可替代传统电子产品的巨大优势和发展潜力。目前我国大力推动体育领域智能化的发展进程,全球智能体育市场也处在蓬勃发展的高速期,然而目前用于体育领域的智能大数据设备多由大量多功能的传感器组成,其中最常用的高灵敏度探测器是高速摄影机组成的鹰眼系统,具有极高的成本和维护费用。除此之外,系统会对比赛流畅度造成影响,并且受限于光线、模拟误差等影响,解决这个问题的一个可行方案是提出一种可替代传统鹰眼系统的用于边界检测领域的高精准度、低成本、稳定耐久的方法,进一步实现可应用于检测等多种领域的传感系统。摩擦纳米发电机（TENG）作为一种新型绿色能源采集技术,能够高效采集机械能并将其转化为电能,并且这些能量可以应用于自供能传感器等多种领域。相比于传统的能量采集装置,摩擦纳米发电机具有结构简单、选材范围广、高输出性能等优点,在能源采集和智能传感领域具有极其重要的发展前景和研究意义。本文以网球等体育赛事中经常出现的固有争议性的边界球为切入点,以摩擦起电和静电感应为机理,提出了一种基于超弹性材料摩擦纳米发电机（H-TENG）的新型自供电边界检测传感方法,具有低成本、高灵敏度、高精确度和稳定耐久等优点。本文的主要内容如下:（1）本文通过将Ecoflex 00-30硅橡胶作为基体,炭黑和多壁碳纳米管作为导电填料制备了兼具柔韧性和导电性的复合电极材料,并且结合Ecoflex 00-30/Dragon Skin 10硅橡胶摩擦层制备了一种基于超弹性材料的摩擦纳米发电机,使得器件整体都具备一定的柔性可拉伸能力。对于摩擦纳米发电机的输出性能,在3Hz的频率下,Ecoflex 00-30和Dragon Skin 10的输出性能相等,摩擦纳米发电机（5×5cm~2）的开路电压(Voc)可达到1000V,短路电流(Isc)达到35μA,且不同摩擦层厚度（0.3mm-1.0mm）对输出性能没有明显的影响。实验基于120目砂纸和80目砂纸制备了带有不同表面微结构的摩擦层,输出表明摩擦纳米发电机的开路电压可分别提升至1100V和1400V。该摩擦纳米发电机在10MΩ的负载电阻下的峰值功率可达到1.5W/m~2。实验表明摩擦纳米发电机可对网球不同下落高度产生明显的电压输出并对下落高度的微小变化具有较高的灵敏度。除此之外,摩擦纳米发电机可用于采集人体的生物机械能并同时点亮上百盏不同颜色的LED灯。其良好的柔性和可拉伸性使得摩擦纳米发电机在经受50%到200%的多次拉伸后均可恢复原状并保持近乎不变的输出性能。（2）在实验的基础上,为了探究摩擦纳米发电机在网球撞击下的受力和变形情况,本文分别制备了Ecoflex 00-30、Dragon Skin 10和Ecoflex 00-30/MWCNTs/CB复合材料的拉伸试件,并通过单轴拉伸实验将实验数据导入Comsol软件的优化模块进行了数据拟合,得出了Mooney-Rivlin超弹性模型的仿真参数。在此基础上,本文基于Abaqus软件对网球和H-TENG建立了高精度的动力学有限元分析模型,并通过设置网球入射的角度和速度进行了网球撞击H-TENG的仿真模拟,探明了不同时刻器件的受力和变形,为研究硅橡胶超弹性模型的碰撞理论,进一步研究硅橡胶等超弹性材料的高拉伸度、高弹性等特有属性对摩擦纳米发电机输出性能的影响机理提供模拟支撑。（3）为实现多通道测量传感系统的建立,在硬件方面,本文拟将赛场边界分为多个区域,每个区域由独立的摩擦纳米发电机传感器构成,结合National Instruments公司的USB-6009多通道数据采集卡、定制的4输入输出的AD620信号放大器以及XSMS-25-12开关电源共同组成了系统的硬件部分。在软件部分,本文基于Lab VIEW软件设计了多通道数据采集系统的程序框图,并对系统的前面板进行了相应的设计进而建立了图形用户界面,成功搭建了系统的用户注册和登录、数据采集和保存、历史数据集查看功能模块。通过对系统进行测试,结果表明系统可稳定、灵敏地实时监测4通道传感器的电压输出信号。