近年来,智能化物联网发展迅猛,其对大规模、多功能的传感网络要求越来越高。多通道集成的能独立运行的传感器,通过建立传感信息网络,将用户实体与互联网连接起来,可以应用在工业生产、环境监测、人类活动等各个方面。然而,目前大多数的传感器采用外接电源或传统电池为其供电,庞大而且复杂的供电系统正成为限制其网络化发展的瓶颈。解决这一问题的有效策略是通过能量存储或能量收集的方式建立自驱动传感系统,使传感器能够长期地正常工作。摩擦纳米发电机能有效地收集机械能,其输出的电信号参数,如频率、振幅等能直接反映外部环境刺激,灵敏度高,具有主动式传感的效果。但是,该传感系统存在材料选择限制、受环境影响大、需要外部监测电路等需要改进之处。因此,从摩擦纳米发电机的本征电容特性出发,对比电阻性负载和电容性负载的输出特性异同,建立基于摩擦纳米发电机负载匹配效应的自驱动传感机制,是本论文的第一研究要点;将LED引入电路,构建自驱动量化显示和电路报警应用演示,无需外部监测电路,是本论文的第二研究要点;摩擦纳米发电机运动频率易受外部影响,尤其处于无规则运动环境中,基于电容性负载匹配效应建立自驱动传感系统,其输出不受频率波动影响,大大提高了传感系统的可靠性,是本论文的第三研究要点。基于以上要点,本论文从摩擦纳米发电机负载匹配模型出发,探究摩擦起电和外致阻/容变的耦合效应,并建立自驱动传感应用演示,主要研究结果如下:(1)基于摩擦纳米发电机和压阻式压力传感器的阻抗匹配效应,我们构建了一套自驱动质量检测系统,包括三个组成部分:一个独立层转盘式摩擦纳米发电机(FD-TENG)作为能量收集器,一个基于多壁碳纳米管(MWCNT)的压阻式压力传感器作为重量传感器和发光二极管(LED)作为报警灯。在摩擦纳米发电机的等效电路模型中,其固有电容表示为交流电压输出下的阻抗,因此外部电路中存在匹配电阻。压阻式压力传感器的电阻变化范围在摩擦纳米发电机的匹配电阻范围内,因此,FD-TENG在传感器两端的输出电压随其工作状态改变而发生变化,并直接反映在LED的开/关状态上。作为实际应用的演示,该自驱动重量监测系统搭建在连续运行的履带式运输系统中,以收集转轮运动中浪费的机械能为压阻式压力传感器提供动力,可以方便快捷地检测工业生产中的合格/不合格产品。(2)提出了基于摩擦纳米发电机容性负载匹配效应的自驱动传感机制。由于它的内部阻抗是由它的固有电容所贡献的,所以存在不同的“电容性负载匹配工作区”。将其和电容式传感器相连接,传感器的电容随着外部环境的状态发生变化,负载在其两端的电学输出信号也随之改变。我们探讨了接触分离式和独立层式两种工作模式下,摩擦纳米发电机的容性负载匹配效应,深入探究不同工作状态对“电容性负载匹配工作区”的影响,并初步建立基于电容性负载匹配效应的自驱动压力传感模型。此外,与电阻性负载匹配的自驱动传感相比,电容性负载匹配的自驱动传感不受运动频率影响,输出信号在各种运动频率下保持不变,更加适用于人类无规则运动。(3)根据摩擦纳米发电机的摩擦起电与电容传感器的外致容变耦合效应,构筑自驱动温度传感平台。对于典型的垂直接触一分离模式摩擦纳米发电机(CS-TENG),当电路中外接的负载电容从10 pF变化到10 nF时,其输出电压从～140 V降低至～5 V,这一变化范围可以被视作电容抗匹配感应区域。不仅如此,其输出电压特性在各种运动频率下都保持相同的变化趋势和数值,也就是说,该自驱动传感机制不受机械运动频率的影响,具有高可靠性和实用性,特别适用于各类无规则运动。基于此,我们搭建了自驱动温度传感系统,将基于甘油液滴的电容式温度传感器与CS-TENG串联,通过LED的工作状态实现了可量化的温度传感以及高温报警功能。