柔性透明摩擦纳米发电机(FT-TENG)是一种新型的能源采集以及自供能传感器件,在可穿戴电子产品、能源皮肤等领域具有广泛的应用前景。本课题采用聚二甲基硅氧烷(PDMS,SYLGARD 184)作为摩擦层材料、聚丙烯酰胺(PAAm)-海藻酸钠(Sodium Alginate,SAlg)水凝胶作为电极材料以满足对器件柔性及透光度的要求;针对现阶段PDMS难以与水凝胶进行直接连接的问题,采用氧等离子体清洗和功能性硅烷(TMSPMA)对PDMS进行表面处理的方法将其与水凝胶进行连接,并制备柔性透明摩擦纳米发电机。本课题进行了PAAm-SAlg水凝胶和PDMS的制备并分析了其表面形貌和交联反应方式。探究了工艺参数对水凝胶和PDMS的电学、力学、光学性能的影响规律。采用90°拉伸试验对PDMS与水凝胶的连接界面强度进行了测试,对比分析两种连接方法的差异。使用开尔文探针力显微镜(KPFM)结合COMSOL模拟仿真的方法计算了摩擦后PDMS表面的摩擦电荷密度,并对柔性透明摩擦纳米发电机的输出特性进行了研究。通过热引发交联制备了PAAm-SAlg水凝胶,在60℃下保温35min制得的样品拉伸性能最优(0.038MPa,2200%),加入0.3g/mL硫酸钠时电阻率最低(1.5Ω·m);在80℃下保温20min制得的PDMS样品综合性能最优(0.6MPa,120%)。另外工艺参数对制备的PDMS和水凝胶光学性能的影响很小,其在可见光范围内的透光度均在90%左右。氧等离子体清洗和功能性硅烷处理PDMS均可实现其与水凝胶的连接,最大界面结合能分别为22.5N/m和33.5N/m。使用氧等离子体清洗的方法可以在PDMS表面形成一层硅羟基(Si-OH),空气环境下放置10h会使其完全失效。因此使用化学反应程度高、不易失效的功能型硅烷表面处理方式对PDMS处理以实现其与水凝胶的长期可靠连接。对摩擦过程中PDMS的表面电荷密度进行了定量表征,PDMS的表面电势差与表面摩擦电荷密度成正比,50次摩擦后静电势最大为-40V,此时电荷密度可达-162μC/m~2,并通过COMSOL数值仿真进行了验证。进行了柔性透明摩擦纳米发电机(FT-TENG)的制备,其输出开路电压在前20个循环周期内逐渐增加,并最终稳定在92V左右,在经过1000次工作循环后下降不足2%,在经过放置一周时间后下降不足10%,表现出了优良的工作稳定性。