随着工业社会的不断发展,能源消耗日益增高,传统化石能源的不可再生使其在未来不具有可持续性,同时化石能源的使用带来了严重的环境问题。因此,清洁、可再生的能源的开发成为人类发展的迫切需求。摩擦纳米发电机是近年来迅速发展的一种纳米能源器件,其成本低,小尺寸以及结构可设计性使其在能量收集、自供电微纳系统以及可穿戴电子器件方面具有独特的优势。然而,摩擦纳米发电机的输出功率密度不高一直是影响其实用化进程的制约因素。本论文根据摩擦纳米发电机的麦克斯韦位移电流原理和电容模型,采用调控摩擦介质层介电性能的策略提高摩擦纳米发电机的输出性能,并讨论其影响规律和机理。研究发现,通过在PDMS层中填充铁电相钛酸钡粉体能够有效提高PDMS基质的电容率,并对摩擦纳米发电机的输出产生显著的影响。测试结果表明,摩擦纳米发电机的输出性能随着介质层电容的增大而增大,并且通过极化,可以进一步大幅提升摩擦纳米发电机的输出性能,论文通过极化后介质内部形成的内建电势场,分析了介质极化对摩擦纳米发电机输出性能的增强机理,同时通过正反向极化的对比进行了验证。正向极化(极化方向指向摩擦接触面)时,其输出性能提升了接近75%,而当反向极化时,其输出性能降低了将近60%。研究结果表明,摩擦介质层的介电性能调控能够有效的增强摩擦纳米发电机的输出性能。论文基于摩擦电效应的位移电流原理,设计了一种类压电行为器件。通过具有不同功函数的材料设计多层结构器件,其可以表现出类似于压电材料的电学行为。通过压电常数测量仪以及铁电测量仪的测量分析,通过器件内部结构的优化,其d33常数可以达到26.2 pC/N。并且在压力作用下,其开路电压与压力呈良好的线性关系。论文通过电滞回线研究了其异质界面,同质界面的极化机制,可以将电荷分离的气孔类比于偶极子,气孔是使器件存在剩余极化的必要条件,并且异质界面的气孔可以通过外加应力使器件产生自发极化。通过控制界面上的中空孔的孔径和孔间距可以有效的改善器件的输出性能。