纳米发电机是一种新型的能量采集器,作为近年来新兴的能源转化技术成为人们的研究热点。它通过摩擦带电、静电感应的原理广泛应用于环境中机械能采集和电能转换,在自供电技术以及智能化传感领域具有极大的发展潜力。响应国家循环发展的指导意见,本课题将纳米发电机与环境问题相交叉,利用环境中废弃塑料袋为基础制作塑料摩擦纳米发电机。其具有自供电的优势,且环境适应性良好,不仅可以降低环境污染,而且在一定程度上可以缓解能源损耗。本文从摩擦纳米发电机的制备工艺以及理论模型入手,探索了其在能量收集与传感领域的实际应用。首先,利用真空溅射技术4*110s制备了三种塑料摩擦纳米发电机:PA-PVC、PA-PE和PVC-PE摩擦纳米发电机。介绍了其完整制作流程,分析了各种塑料薄膜的红外衍射图谱和表面纳米结构,搭建了相关实验测试平台;研究了摩擦纳米发电机的V-Q-x关系,建立了其电容模型和一阶等效电路模型。其次,进行了塑料摩擦纳米发电机的电压、电流信号特性分析,逐步说明其工作过程,并进行了有限元仿真模拟。模拟实际环境的多变性,在不同间距、压力和频率等测试条件下,分别对三种塑料摩擦纳米发电机进行输出性能测试,对其呈现的结果及变化进行了对比和理论分析,并依据模型推导相关方程进行了说明。进行了3000多次循环测试,证明了塑料摩擦纳米发电机的机械耐久性;开展了阻抗匹配特性测试,分析了最佳匹配电阻;研究了纳米发电机不同条件下为电容器充电时间的关系,证明了其为电子器件供能和作为传感器的巨大潜力。为提高纳米发电机的输出性能,设计了“三明治”型复合摩擦纳米发电机和多层垂直结构模型,开展了并联测试。将其结合超级电容器作为自供电系统,通过分解机械运动过程说明储能机理,实现了为微电子器件供电。最后,设计制作了基于塑料摩擦纳米发电机的自供电湿度传感器和身体运动监测传感器,开展了传感器的可行性测试与应用测试。研究了纳米发电机输出与环境相对湿度之间的关系,测试了湿度传感器和环境湿度与Li Cl水溶液之间灵敏性和可逆性。进行了人体运动监测测试,证明了身体运动监测传感器可灵敏识别人体关节的弯曲运动及弯曲角度变化,设计了远程紧急呼叫微系统,展示了其在身体运动监测和健康监护领域的应用潜力。