传统化石能源的逐步枯竭激励人们开发新的能源收集技术,科学家发明了利用两种材料的摩擦起电和静电感应效应将小尺度机械能转换为电能的摩擦纳米发电机。近年来,国内外众多课题组针对摩擦纳米发电机的电输出性能进行了大量的研究,但摩擦发电机理尚不明朗。本研究从摩擦学角度出发,以自主设计组装的摩擦学与电学评价系统为平台,探讨往复滑动下不同聚合物薄膜的摩擦发电行为,实现低摩擦系数和高电学输出性能,探究聚合物薄膜的低摩擦高发电机理。为寻找合适的配对材料,考察了摩擦副材料对摩擦发电性能的影响。三种聚合物薄膜作为上摩擦副与硅片对摩实验结果表明,0.2 mm PTFE具备最好的摩擦系数和电输出,是上摩擦副的最佳材料。三种材料作为下摩擦副与PTFE薄膜对摩实验结果表明,摩擦系数均在0.15左右,相比硅片和铜片,铝片具有最好的电输出性能。为实现PTFE薄膜的低摩擦行为和高电学输出,首先通过砂纸打磨方法探讨了表面粗糙度对PTFE薄膜摩擦发电性能的影响。随着PTFE薄膜表面粗糙度的增大,与铝片和硅片对摩时的摩擦发电性能变化不大,而与铜片对摩时的摩擦系数从0.14急剧下降到0.076,开路电压从3.08V增加到6.4 V,短路电流从40.02 nA下降到36.76 nA。PTFE薄膜与铜片组成的摩擦副可以实现较低的摩擦系数。其次,通过在PTFE与铜片相对摩擦界面添加石墨烯纳米片,摩擦系数可以进一步降低至0.031,而电输出只是轻微下降,实现了聚合物薄膜摩擦发电中的低摩擦行为。最后,探讨了氧等离子体表面修饰对PTFE薄膜摩擦发电性能的影响,修饰后的PTFE薄膜与铜片对摩的短路电流和开路电压为101.75 nA和14.01 V,相比未修饰的PTFE薄膜分别提升7.5倍和7.6倍,实现了聚合物薄膜的高性能电输出。通过对磨损表面的光学显微镜和拉曼光谱分析,发现PTFE薄膜表面主要以砂纸打磨导致的犁沟磨损为主,通过表面粗糙度的优化调节降低沟槽之间的摩擦力,实现低摩擦系数。界面添加石墨烯纳米片时,石墨烯材料极低的层间剪切强度可以进一步降低PTFE薄膜滑动界面的摩擦系数。PTFE薄膜表面等离子体照射时可以进一步激发表面氟离子的活性,储存大量的静电荷,在摩擦过程中带来更多的转移电荷,显著提升电输出性能。