近年来,可穿戴电子产品迎来了巨大的发展,已经有许多类型的可穿戴电子产品出现在实际生活中。例如,智能手环,智能服装,蓝牙耳机等等,在通信,健康监测等方面都有着大量的应用。可穿戴电子产品的功能多样性和便利性吸引着消费者的兴趣,该领域巨大的潜在市场也引起了各界人士的广泛关注。目前,可穿戴电子产品的发展方向之一是微型化,其体积的缩小给人们的生活带来极大的便利,但同时这也限制着其能源供给系统的可持续性。对于用传统电池来说,体积的限制不可避免的造成了能源供给系统对能力存储的限制,所以可穿戴电子产品在使用过程中续航时间短,需要频繁充电或更换电池,也带来了使用过程中的不便。因此,解决可穿戴电子产品在使用过程中持续供能问题成为可穿戴领域发展中的瓶颈。摩擦纳米发电机(TENG)被认为是能够解决这一难题的候选方案之一。它利用摩擦起电和静电感应,将人体运动的机械能转化为电能进行储存利用。材料的选择和有效摩擦面积的大小主要是TENG输出的因素,目前研究者们主要利用刻蚀或腐蚀等方法在摩擦材料表面制造大量的微观结构来增加有效摩擦面积,从而提高TENG的功率输出。然而,这些方法过程复杂,成本高昂,不利于TENG的商业化推广。静电纺丝作为一项传统的制备纳米材料的技术,具有操作简单,不需要昂贵精密的仪器,成本低廉,可连续生产等优点。静电纺丝的纳米纤维膜表面具有大量的纳米微观结构,而且柔软,具有一定的透气性,经过一定的处理,可具有耐水洗性,耐磨性,这些优势使其整合到人体穿戴的衣物而不影响衣物的日常使用和穿着透气性。静电纺丝技术在TENG的功率输出和应用方面都起着巨大的作用。本课题通过静电纺丝技术制备纳米纤维膜,利用纳米纤维膜作为摩擦材料制备TENG,并具有耐磨性,可耐水洗性等优点,并通过后续的进一步处理来提高TENG的透气性,使TENG具有人体穿着衣物的日常性能和舒适性。然后,经过特殊的电路设计,整合到人体穿着衣物上,可以收集人体运动产生的机械能转化为电能为一些微型电子器件提供能源,并且可以满足人体穿着衣物透气,耐水洗,耐磨等性能。本课题的研究成果如下:(1)利用静电纺丝技术,纺丝直径均匀,形貌良好的丝素蛋白(SF)纳米纤维和聚氨酯(PU)纳米纤维,并利用混纺方式,调控SF和PU的混纺比例,制备具有一定力学性能的SF/PU混纺纳米纤维膜,该纤维膜具有透气性和耐水洗性。(2)利用无电沉积(ELD)技术,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)织物为原料,在PET织物表面沉积一层铜金属薄层,制备柔软可拉伸,且透气的柔性导体作为摩擦纳米发电机的电极。(3)以SF/PU混纺纳米纤维膜作为摩擦材料,PET织物为基底制备的柔性导体作为电极设计组装成摩擦纳米发电机(TENG),该TENG轻薄柔软,其具有一定的透气性,整合到服装上而不影响服装的穿戴舒适性,具有良好的性能输出和耐水洗性能。