随着柔性电子器件在智能化和便携化领域的快速发展,可持续和高性能的电源的开发和利用成为了研究的热点。传统的化学电池使用寿命短,需频繁充电或者更换电池才能维持电子产品的正常运转。同时其含有锂、钴和有毒电解液等物质废弃后会造成严重的环境污染问题。作为一种新型的能量收集装置,纳米发电机具有柔韧性、便携化和小型化等优点,能够将周围环境中的机械能转换为电能,成为实现便携式自供能电子设备的理想手段之一。但是纳米发电机的输出功率密度和输出电流相对较低,限制了其作为可持续电源在电子产品中的应用。因此,开发具有高输出功率的柔性的纳米发电机对于节能减排和减少资源的消耗意义重大。本论文主要以聚偏氟乙烯基材料作为研究对象,通过掺杂纳米填料、选择极性差异大的高分子以及调节压力/超声波的强度和频率,制备出具有高输出性能的柔性纳米发电机,并研究其在自供能传感系统、自驱动人机交互系统以及生物医学等方面的应用。主要研究内容如下:（1）通过静电纺丝制备的聚（偏二氟乙烯-共-六氟丙烯）（PVDF?HFP）和尼龙6,6（PA）薄膜分别作为摩擦负极和摩擦正极材料,组装成拱形结构的摩擦发电机（TENG）,研究材料的摩擦极性对TENG电输出性能的影响机理。调节溶液的浓度、纤维膜的层数以及机械力的大小和频率等参数研究材料的形貌结构对TENG电输出性能的影响规律。结果表明当PA浓度为10 wt%的两层薄膜作为摩擦正极,PVDF?HFP浓度为14 wt%的单层薄膜作为摩擦负极时,PVDF–HFP/PA TENG产生的电输出性能最高,其开路电压和短路电流分别为141.6 V和20.4μA。同时,独特的拱形结构TENG不仅可以作为可持续电源为便携式小型电子设备供电,而且可以作为自供电传感系统检测手指按压产生的摩擦电信号,通过TENG、信号处理电路和电脑之间的实时通信过程,实现对小型电子设备的控制。（2）为了提高正/负极摩擦材料的摩擦电负性,采用静电纺丝方法制备的聚乳酸薄膜（PLA）作为摩擦正极材料,具有压电效应和摩擦电效应的聚（偏二氟乙烯-共-三氟乙烯）（P（VDF?TrFE））薄膜作为摩擦负极材料,通过组装制备出P（VDF?TrFE）/PLA TENG,深入探究P（VDF?TrFE）薄膜在摩擦电–压电效应下对TENG电输出性能的影响机理。此外,在PLA材料中加入富含氧原子的聚乙二醇单甲醚（mPEG）用来提高PLA的摩擦正电性。结果表明PLA/mPEG薄膜与PLA薄膜相比具有更强的供电子能力。当外接负载电阻为10~6Ω时,P（VDF?TrFE）/PLA TENG产生的输出功率密度高达116.21 W/m~2。TENG在经历10~4次按压–释放循环后电输出信号没有出现明显的衰减,表现出优异的稳定性和耐久性。TENG能够监测在不同的压力作用下输出信号的响应变化,从而应用于压力传感以及人体运动识别等方面。此外,将7个单独的拱形结构的TENG制作成音阶音符,当用手指按压TENG结构的音符时,TENG能够检测到手指按压产生的电输出信号,并将其传输给信号处理系统从而利用蜂鸣器实现音乐的演奏。（3）为了研究压电薄膜在高频超声波作用下的电输出性能,将钛酸钡（BT）加入到P（VDF-TrFE）基体中通过静电纺丝方法制备具有压电效应的柔性P（VDF-TrFE）/1.5BT薄膜,将薄膜放置在上下两片铜电极之间组装成压电发电机（PENGs）,研究纳米填料的浓度、超声波的强度以及频率对电输出性能的影响机理。将PENG放置在不同深度的猪肉组织中,研究超声波在猪肉组织中的能量转换效率及其PENG中的电输出性能。P（VDF-TrFE）/1.5BT PENG在4.5 cm深度的猪肉组织中仍然能够产生8.22 V的输出电压,而且能够作为可持续电源实现LED和电容器的快速充电过程。此外,将纤维细胞接种在薄膜上,深入探究超声响应的压电薄膜促进细胞增殖和迁移行为的机理。在超声波的振动作用下,压电薄膜产生的电场能够促进纤维细胞的增殖和迁移行为,从而提高伤口的愈合速度。当超声功率为1.0 W/cm~2时,种植在P（VDF-TrFE）/1.5BT薄膜上纤维细胞的迁移速率在24 h后达到92.6%。而且,超声处理的P（VDF-TrFE）/1.5BT组伤口的愈合速度高于对照组。（4）为了研究压电薄膜在低频压力和高频超声波两种机械力作用下的电输出性能,将功能化改性的钛酸钡（BT-C-PFTU）粒子加入到P（VDF-TrFE）基体中,通过静电纺丝制备出P（VDF–TrFE）/BT-C-PFTU压电薄膜并将其与电极组装成PENGs,将激振器产生的低频的周期性压力和超声探头产生的高频超声波作为两种机械源,研究两种不同机械力作用影响PENGs电输出性能的作用机理。结果表明,超声波驱动的PENGs与周期性压力驱动的PENG相比能够产生更高的输出信号,输出电流提高了10~3个数量级。而且超声波驱动的PENGs具有更强的能量转换效率,能够在21.5 s内将33μF电容器充电到2.5 V,从而实现为电子设备的快速供电过程。而且,P（VDF–TrFE）/BT-C-PFTU薄膜具有良好的生物相容性从而能够将其应用于老鼠的伤口愈合行为。通过分析超声/未超声组中的老鼠在不同天数后伤口尺寸的变化来评估伤口愈合的速度。超声处理的P（VDF–TrFE）/BT-C-PFTU组中伤口在10天内已经愈合,表明压电薄膜在超声波的刺激下能够有效地促进伤口的愈合过程。