全球能源危机和环境污染已经引起了人们对绿色能源和可持续发展的关注,从环境中获取能量是既能解决能源短缺又不造成环境问题的选择之一。基于接触起电效应和静电感应两种原理的耦合,摩擦纳米发电机（TENG）已被证明是一种将机械能转化为电能的有效方法,然而,TENG器件的结构以及本身电学输出的特性仍然是限制其实际应用的两大问题。为了能够解决上述问题,本文设计了一种非接触自由旋转式摩擦纳米发电机用于收集外部环境中的旋转机械能,并对适用于该摩擦纳米发电机的整流方案以及后续应用进行了研究,主要内容与创新性结果如下:（1）设计了一种旋转式摩擦纳米发电机。采用耐磨性良好的氟化乙烯丙烯（FEP）薄膜与铜箔作为摩擦层材料与电极材料,制备出了7种不同面积、不同扇区对数的TENG器件。该器件由转盘与定盘两部分构成,利用PCB技术将铜箔镀在定盘上,转盘不需要进行电极沉积或者引出导线,而且该器件可以在非接触模式下持续运行,极大提高了灵活性与耐久度。同时,通过研究TENG四种不同的工作模式,进一步分析了该旋转式摩擦纳米发电机的工作机理。（2）搭建电学测试系统进行该器件的基本电学测试,包括开路电压、短路电流、转移电荷等物理量以及阻抗匹配特性,并探究了影响旋转式摩擦纳米发电机电学输出的因素。结果表明其开路电压VOC、短路电流ISC与转移电荷QSC随器件面积的增大而增大,随转定盘间距的增大而减小;而扇区角度（扇区对数）以及转盘转速对开路电压VOC以及转移电荷QSC基本没有影响,它主要影响短路电流ISC的大小,转速越大或者扇区角度越小（扇区对数越多）短路电流ISC就越大,实验得出的结论与理论基本相符。（3）通过分析独立层模式摩擦纳米发电机的等效模型,得到该旋转器件的等效电路模型;分析半波、全波桥式、Bennet’s倍压电路三种不同的整流电路,通过SPICE软件进行器件整流仿真,在仿真的基础上通过实验探究不同的整流方案下TENG的输出结果,仿真结果与实验结果基本一致,论证了全波桥式整流电路在旋转式摩擦纳米发电机常用整流方案中的优越性;此外,还研究了不同的储能电容对Bennet’s倍压电路输出的影响。（4）在器件结构与整流方案的研究基础上,选取外径75 mm,扇区对数为8对的旋转式TENG进行应用能力的探究。在相同的外部条件下,该器件能同时点亮50个串联的白色LED,通过电容储存后的电能可以驱动温度、湿度传感器和电子计算器等小型电子设备正常工作,而不需要任何外部的电源或者电池。该器件作为电源的驱动能力可以通过构建大规模环境机械能收集网络得到进一步的增强。