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智能纺织品将电子器件与纺织品相结合，赋予纺织品各种新的功能，例如：判断人体的动作，监测人体的健康状况以及实现人机互动等等。传统电池的体积和刚度较大，使得电子器件和传感器失去柔软舒适的特点，从而不具备穿着服用性。而寻找具有良好可穿戴性、并能与服装等很好融合的供能方式正成为研究热点之一。根据摩擦生电和静电感应原理，摩擦纳米发电机可将人体产生的机械能转化为电能为可穿戴设备持续供电。因此，柔软舒适、可穿着的摩擦纳米发电机，是适应智能纺织品和智能服装的发展要求的理想的供能方式之一。
近期，纺织基摩擦纳米发电机真正地将纺织品轻质、柔软和可穿着的特点与摩擦纳米发电机结构简单、实时响应和高效发电的特点相结合，直接收集人体产生的多余能量，来取代传统电池，避免二次充电，能够持续有效地为柔性电子器件和传感器供电，满足智能纺织品的基本要求，成为智能服装的一部分。制备纺织基摩擦纳米发电机的传统方法是采用涂层工艺，但是涂敷的物质会阻塞面料的空隙，阻止空气流通，大大影响了纺织品的柔软、舒适和透气性能。另一种纱线基摩擦纳米发电机，是以纤维或者单纱为基本单元进行纺丝或织造得到的面料，它既保留了纺织品原有的特性，又能充分适应人体运动来收集富余的机械能。采用静电纺丝方法获得的无纺布面料强力较差，需要与其他面料配合使用。采用机织工艺获得的机织物型摩擦纳米发电机，能够保证足够的强力和透气性，但是缺乏弹性。而针织物型摩擦纳米发电机具有优良的弹性恢复性、较好的强力和透气性，能够适应各种幅度的人体运动，充分收集能量，尤其是关节处的能量，大大提高了摩擦纳米发电机整体的发电效率。
本课题在总结迄今各种类型纺织基摩擦纳米发电机的制备方法和特点、并分析各种类型的纺织基摩擦纳米发电机在收集人体机械能的应用方面存在的问题和不足的基础上。摒弃以往“先织后涂”的方法，采用“先涂后织”来获得可以大面积收集人体运动所产生的能量的摩擦纳米发电机的摩擦层面料。
首先，采用涂层工艺在导电纱线表面涂敷摩擦材料，得到Ag-PU线和Ag-PU-PTFE线，观察其表观形貌，并测试其直径、涂层率、断裂强力和断裂伸长率等指标。然后通过机织工艺得到 PU 机织物和PTFE机织物，相互组合获得机织物型摩擦纳米发电机，两片存在电负性差异的机织物在接触分离的过程中即可产生电能。为了探究机织物型摩擦纳米发电机的可穿戴性，本文测试了机织物型摩擦纳米发电机的克重、厚度和透气性等服用性指标，探究了压力、织物组织结构和纱线密度对机织物型摩擦纳米发电机发电性能的影响。对于大小为8 × 8 cm2的机织物型摩擦纳米发电机，以2 Hz的频率，施加一个大小为80 N的外力时，当外部电阻为10 MΩ时可以产生的最大功率为317.19 μW，此时的电压为56.32 V，电流为5.63 μA。
另外，本文还自主设计并制备了一款新型的单片一体式全针织高弹柔性摩擦纳米发电机。测试了其克重、厚度、透气性、横向形变量等指标。这款针织物型摩擦纳米发电机具备了柔软性、透气性、舒适性和弹性等服用性能，大大改善了“先织后涂”的传统涂层方法对摩擦纳米发电机造成的影响。通过测试各个样品在不同拉伸率下的电压和电流，进一步探究了影响一体化全针织柔性摩擦纳米发电机发电效率的因素。对于大小为8 × 8 cm2的针织物型摩擦纳米发电机，当拉伸至100%，且拉伸频率为2 Hz时，可以产生的最大功率为23μW，此时的负载电阻为100 MΩ，输出电压为48 V，输出电流为0.48 μA。基于一体化针织物型摩擦纳米发电机的护肘，在频率为 3 Hz、大小为200 N的外力下成功点亮29盏LED灯。
除了测量两种摩擦纳米发电机的输出功率，本文还根据两种摩擦纳米发电机的特点，将其放置在人体不同的部位来收集人体运动能量并判断其运动状态。放于腋下的机织物型摩擦纳米发电机和佩戴在关节处的针织物型摩擦纳米发电机，都能在不同运动状态时显示出具有不同特征的电信号，可以对人体运动进行监测。同时也测量了经过1000 次循环后的输出电信号变化情况，探究其使用耐久性。总之，单片一体式全针织摩擦纳米发电机具备更好的透气性、弹性和舒适性，更加轻质且柔软，能够适应不同的运动幅度，展现出应用多样性，可满足智能服装的基本要求。
近期，纺织基摩擦纳米发电机真正地将纺织品轻质、柔软和可穿着的特点与摩擦纳米发电机结构简单、实时响应和高效发电的特点相结合，直接收集人体产生的多余能量，来取代传统电池，避免二次充电，能够持续有效地为柔性电子器件和传感器供电，满足智能纺织品的基本要求，成为智能服装的一部分。制备纺织基摩擦纳米发电机的传统方法是采用涂层工艺，但是涂敷的物质会阻塞面料的空隙，阻止空气流通，大大影响了纺织品的柔软、舒适和透气性能。另一种纱线基摩擦纳米发电机，是以纤维或者单纱为基本单元进行纺丝或织造得到的面料，它既保留了纺织品原有的特性，又能充分适应人体运动来收集富余的机械能。采用静电纺丝方法获得的无纺布面料强力较差，需要与其他面料配合使用。采用机织工艺获得的机织物型摩擦纳米发电机，能够保证足够的强力和透气性，但是缺乏弹性。而针织物型摩擦纳米发电机具有优良的弹性恢复性、较好的强力和透气性，能够适应各种幅度的人体运动，充分收集能量，尤其是关节处的能量，大大提高了摩擦纳米发电机整体的发电效率。
本课题在总结迄今各种类型纺织基摩擦纳米发电机的制备方法和特点、并分析各种类型的纺织基摩擦纳米发电机在收集人体机械能的应用方面存在的问题和不足的基础上。摒弃以往“先织后涂”的方法，采用“先涂后织”来获得可以大面积收集人体运动所产生的能量的摩擦纳米发电机的摩擦层面料。
首先，采用涂层工艺在导电纱线表面涂敷摩擦材料，得到Ag-PU线和Ag-PU-PTFE线，观察其表观形貌，并测试其直径、涂层率、断裂强力和断裂伸长率等指标。然后通过机织工艺得到 PU 机织物和PTFE机织物，相互组合获得机织物型摩擦纳米发电机，两片存在电负性差异的机织物在接触分离的过程中即可产生电能。为了探究机织物型摩擦纳米发电机的可穿戴性，本文测试了机织物型摩擦纳米发电机的克重、厚度和透气性等服用性指标，探究了压力、织物组织结构和纱线密度对机织物型摩擦纳米发电机发电性能的影响。对于大小为8 × 8 cm2的机织物型摩擦纳米发电机，以2 Hz的频率，施加一个大小为80 N的外力时，当外部电阻为10 MΩ时可以产生的最大功率为317.19 μW，此时的电压为56.32 V，电流为5.63 μA。
另外，本文还自主设计并制备了一款新型的单片一体式全针织高弹柔性摩擦纳米发电机。测试了其克重、厚度、透气性、横向形变量等指标。这款针织物型摩擦纳米发电机具备了柔软性、透气性、舒适性和弹性等服用性能，大大改善了“先织后涂”的传统涂层方法对摩擦纳米发电机造成的影响。通过测试各个样品在不同拉伸率下的电压和电流，进一步探究了影响一体化全针织柔性摩擦纳米发电机发电效率的因素。对于大小为8 × 8 cm2的针织物型摩擦纳米发电机，当拉伸至100%，且拉伸频率为2 Hz时，可以产生的最大功率为23μW，此时的负载电阻为100 MΩ，输出电压为48 V，输出电流为0.48 μA。基于一体化针织物型摩擦纳米发电机的护肘，在频率为 3 Hz、大小为200 N的外力下成功点亮29盏LED灯。
除了测量两种摩擦纳米发电机的输出功率，本文还根据两种摩擦纳米发电机的特点，将其放置在人体不同的部位来收集人体运动能量并判断其运动状态。放于腋下的机织物型摩擦纳米发电机和佩戴在关节处的针织物型摩擦纳米发电机，都能在不同运动状态时显示出具有不同特征的电信号，可以对人体运动进行监测。同时也测量了经过1000 次循环后的输出电信号变化情况，探究其使用耐久性。总之，单片一体式全针织摩擦纳米发电机具备更好的透气性、弹性和舒适性，更加轻质且柔软，能够适应不同的运动幅度，展现出应用多样性，可满足智能服装的基本要求。