声表面波器件已经被广泛商用于通讯领域,同时,研究者们也在探索其在传感器领域应用。现实生活中,很多情况下都需要将声表面波器件安装在非平面上进行工作,而传统的声表面波器件大多制作在刚性衬底(硅、普通玻璃等)或者压电体材料(铌酸锂、石英等)上,限制了它在特定领域内的应用。因此,研究基于柔性声表面波器件的传感器,可以为声表面波在现实生活中的开辟一条新的道路。传感器网络作为物联网中最基础的组成部分之一,拥有着大量的接入传感器总数。如果使用传统的传感器技术组成传感器网络,每个传感器都需要单独配置电池,这会耗费大量的成本,另外监测和维护这些电池的使用情况也几乎是一个不可能完成的任务。一种可能的解决办法是使用无源或者自供能器件,本文研究了基于两种压电和摩擦起电效应的无源或自供能器件,并探索它们在传感器领域内的应用。本研究工作的主要内容和成果如下:(1)利用康宁超薄玻璃、ZnO压电和ITO透明薄膜材料制作了透明柔性声表面波器件。相比于普通硬质玻璃SAW器件,基于柔性玻璃的SAW器件具有更好的透光性同时保持了相当的电学性能。透明柔性器件在±3000微应变下拥有较快的响应速度,谐振频率随应变大小的变化具有较高的线性度,应变传感器最终的灵敏度约在34 Hz/με。(2)对柔性SAW应变传感器进行了进一步的优化,较大的提高了其灵敏度,同时确认了其较好的可重复性和稳定性。通过改变不同放置角度和沉积更厚的ZnO压电材料,获得了灵敏度更高的应变传感器。后续的长时间循环应变测试和不同环境参数影响下SAW应变传感器的测试结果也表明其有较好的可重复性和稳定性。(3)首次使用了生活中已经被广泛利用的玻璃材料来作为摩擦起电材料,寄希望于将来可以将TENG直接集成入现有的各种玻璃应用中。使用普通玻璃材料和常见的PDMS作为摩擦材料,透明ITO作为电极材料,设计制备了 5cm×5cm尺寸的透明的TENG,在垂直接触分离模式下获得了高达850V电压,20.6μA电流和3.13mW功率输出,利用优化的理论计算方法,TENG的电信号输出实验结果和计算结果获得了较好的一致性。之后的重复碰撞测试体现了 TENG较好的机械和电信号输出稳定性和可重复性。(4)研究了利用玻璃TENG来研究其作为传感器的可行性。单电极模式的玻璃TENG被选择作为自供能传感器,摩擦材料的选择还是玻璃与PDMS。获得5cm×5cm尺寸的单电极模式玻璃TENG的最大开路电压,短路电流和峰值功率分别为318V,8.3μA和427μW。同时,制备了具有9个单独5mm×5mm尺寸TENG的传感器阵列,还搭建了基于LabVIEW的自动测试系统用于自动采集,处理和显示TENG传感阵列的实时电压信号输出。(5)探索了自供电TENG传感器在未来传感器网络中应用的可行性,设计了基于垂直接触分离模式TENG的自带射频识别信号的自供能无线摩擦纳米发电机传感系统,其输出的电压信号自带识别标签,且能实时响应施加于TENG上的力信号,无需外置的储能电池和电源管理电路,最终通过激光二极管输出的无线光信号能轻易被3至5米外的接收器采集处理。此无线自供能系统输出的电压信号,自带身份识别功能,十分适合应用于自供能的传感器网络中。