摩擦纳米发电机(TENG)是一种依靠摩擦起电和静电感应原理收集和转移电荷,从而将机械能转化为电能的能量转化装置,因为具有环保、高效、灵活等特点近些年成为研究热点。大量研究表明,通过对TENG材料进行诸如激光刻蚀、化学沉积、物理掺杂等方法处理使其产生表面微观结构,能够有效提高TENG的电输出性能。本课题利用液晶网络聚合物(LCN)独特的表面微观结构可调控的特点,分别通过胆甾相液晶模板法和多畴态液晶模板法构筑摩擦层材料表面微观结构,以此制备的两类TENG装置获得了较好的性能提升。通过结构设计将TENG其作为电源装置、传感器件应用于不同场景中,展现出了良好的应用潜力。1,基于胆甾相液晶模板法制备TENG掺杂有偶氮分子光开关的胆甾相液晶网络聚合物可通过掩膜下紫外曝光,调控其表面微观结构。再以胆甾相液晶网络聚合物作为模板,将该结构转移至聚二甲基硅氧烷(PDMS)摩擦层上构筑TENG。相关测试表明基于胆甾相液晶模板法构筑的TENG获得了较大的电输出性能提升。2,基于多畴态液晶模板法制备TENG多畴态液晶模板无需借助掩膜可通过简单的紫外曝光使其表面产生微米级峰状凹凸结构。之后通过UV光固化的方式将该结构转移至光固化氟碳聚合物上,制备基于具有表面微结构氟碳聚合物的摩擦纳米发电机(FC-TENG)。对于大小为2cm×2cm的FC-TENG,在10N接触力和4Hz接触-分离频率的条件下,其开路电压和短路电流从106.7V,0.69μA提升至194.9V,1.28μA。此外,构建的双层摩擦纳米发电机(DFC-TENG),可用于驱动液晶手写板。设计的基于FC-TENG的投篮姿势矫正装置(CFC-TENG),用于帮助篮球运动员矫正投篮姿势并提高投篮篮命中率。