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物联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物连接在一起，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络，被称为是继计算机和互联网之后的第三次信息技术革命。传感器是物联网最基础、最重要的部分，是一切物联网上层应用实现的基础，正是因为有了传感器，物联网系统才有内容传递给“大脑”。近年来，传感器朝着便携化、智能化和可穿戴化方向发展，广泛应用于可穿戴电子产品、智能皮肤和智能电子等。然而，现有的大多数基于晶体管和微型电路的传感器主要是通过电信号“静态”的触发或启动，缺乏电子器件与外界环境直接作用的“动态”交互机制。 2012年，美国佐治亚理工学院的王中林教授小组利用摩擦起电和静电感应，发明了摩擦纳米发电机(TENG)。TENG可以有效地收集周围环境中的机械能转换为电能。TENG具有质量轻、易制作和成本低等特点，在微纳能源、大尺度能源和自驱动传感等领域都有巨大的市场和应用前景。2014年，中国科学院北京纳米能源与系统研究所张弛研究员首次结合摩擦纳米发电机与场效应晶体管，提出了外力控制的接触起电场效应晶体管，利用摩擦产生的静电势作为门极信号来调控半导体中电传输与转化特性，提出了摩擦电子学。摩擦电子学是利用摩擦产生的静电势作为“门控信号”来调制半导体中信号传输与转换特性，以实现各种人机交互功能器件的研究与应用的领域。摩擦电子学的研究已覆盖机电耦合逻辑运算、接触式机电存储、触控型电致发光、增强型光电转换、智能触摸开关、主动式触觉成像系统等功能器件，受到了国内外学者的广泛关注，成为人机交互和传感领域的研究热点。 本论文首先研究了利用摩擦纳米发电机电压信号检测外部加速度的自驱动三维加速度传感器。之后，结合摩擦纳米发电机与柔性有机场效应晶体管，研究了利用摩擦纳米发电机的电压调控半导体的载流子输运的柔性透明摩擦电子学器件。该晶体管可作为人机交互界面用于调控常用电子器件。同时，论文研究了基于摩擦电子学晶体管的光电与氢气传感器，并利用摩擦来提高晶体管传感器的性能，实现外部环境与晶体管传感器的主动式交互。论文具体研究内容如下: 基于摩擦纳米发电机的三维加速度传感器。该研究设计了一种基于摩擦纳米发电机的三维加速度传感器。单个轴向的加速度传感器由外部透明外壳及内部质量块-弹簧-缓冲层机械结构组成。加速度传感器的测量范围为13m/s2到40m/s2，敏感度为0.289V.s2/m。该加速度传感器可用于测量空间加速度，并且具有很好的稳定性。三维加速度传感器可用于测量高碰撞加速度，在汽车安全系统方面具有潜在的应用价值。 柔性透明摩擦电子学晶体管及主动式电子器件调控。结合摩擦纳米发电机与有机薄膜晶体管，采用高透光柔性材料，制各柔性透明摩擦电子学晶体管。该晶体管可以通过滑动接触起电作为门电压来调控源漏电流大小，在可见光范围内具有71.6％的透光度，并在多种弯曲度下具有良好的稳定性和耐久性。该器件可通过手指的滑动，实现对冷光片、磁铁、蜂鸣器和压电片等常用电子器件的主动式调控，展示了摩擦电子学在未来柔性电子与人机交互技术中的发展潜力与实用性。 二硫化钼摩擦电子学光电晶体管及增强型光探测器。该研究制备了一种基于二硫化钼场效应晶体管和摩擦纳米发电机的二硫化钼摩擦电子学光电晶体管。通过机械剥离方法制备二硫化钼薄层，紫外光刻与热蒸镀制备电极。通过底部摩擦层与器件的相对滑动产生的静电做为门电压调控晶体管的源漏电流，并显著提高光探测器的光响应度。在1V偏压和100mW/cm2光照强度下，8mm的滑动距离可使光探测器的响应度从221.0A/W增加到727.8A/W。该研究将摩擦电子学扩展到了基于二维材料的光探测器，并提供了一种全新的通过人机交互的方式提高光电器件光电响应的方法。 氧化锌摩擦电子学晶体管传感器用于增强氢气检测。该研究制备了一种新型的氧化锌摩擦电子学晶体管，该晶体管耦合了氧化锌场效应晶体管与自由滑动式摩擦纳米发电机，可用作氢气传感。我们研究了不同氢气浓度下传感器源漏电流随摩擦滑动距离的变化。在1V偏压和500ppm氢气浓度下，5mm的滑动距离可使源漏电流提高62倍，明显提高传感器的敏感度。该研究不仅扩展了摩擦电子学在气体方面的应用，而且展示了通过人机交互方式提高氢气传感灵敏度的方法。