随着物联网的快速发展,需要数量庞大且分布广泛的传感器,以便不断跟踪和监视物体的状态,而驱动这些传感器所需能源的供应问题亟待解决。摩擦纳米发电机能够将环境中的机械能转换为电能,可以作为自驱动电源和自驱动传感器,在智能系统中具有明显优势并发挥巨大作用。本论文基于摩擦纳米发电机的自驱动传感特性,设计并构筑了多种摩擦纳米发电机,探究其在智能系统中的潜在应用:设计了基于PVC地板的大面积柔性摩擦纳米发电机,并将其应用于智能地板;设计了基于极性分子聚多巴胺调控摩擦电界面的纳米发电机,并将其应用于智能鞋;设计了利用生物废弃物鱼鳔膜构筑的柔性摩擦纳米发电机,并将其应用于智能皮肤。主要内容如下:1.通过在商用PVC地板上粘贴一层铜箔作为导电层,制备出一种单电极模式的柔性摩擦纳米发电机。该发电机对外界施加的作用力具有高度线性的电压响应,从而形成了灵敏的自驱动运动传感器。基于该柔性摩擦纳米发电机的大面积智能地板,实现了动作识别的功能。此外,将该智能发电地板连接到无线系统,实现了轨迹追踪、安全报警和脚控开关等智能应用。这些多功能特性赋予该智能地板在智能家居领域具有更多可能性的应用。2.采用化学的方法使用极性分子聚多巴胺调控摩擦电界面,并将其作为摩擦层,得到一种轻质量的柔性单电极摩擦纳米发电机。该摩擦纳米发电机与未经聚多巴胺调控的摩擦纳米发电机相比,展现了更好的电性能,不仅能够自驱动点亮鞋上的LED灯,还可以给电容器充电。此外,该纳米发电机作为主动式压力传感器,对外界压力具有良好的检测能力。该发电机在可穿戴式电子设备方面有很大的应用前景。3.一种可降解的基于生物废弃物鱼鳔的摩擦纳米发电机被设计和构筑,并应用于智能皮肤。鱼鳔基纳米发电机作为主动式传感器,能够检测加速度、环境湿度、非接触式距离和位置。基于鱼鳔纳米发电机的智能皮肤与无线系统结合,可以实现智能开关的功能。这种天然鱼鳔纳米发电机具有超薄、超柔、超轻、自驱动传感的特点,有希望进一步提高电子皮肤的仿生水平,为人机交互、智能界面和假肢等方面提供新的思路。