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摩擦起电现象是一种非常普遍和古老的现象，在我们的日常生活中无处不在、无时不有。但是，在人们的生产生活中，摩擦起电通常被认为是一种负面效应而需要尽力避免和消除。最近，摩擦纳米发电机的发明开启了人们对摩擦起电的新的认知，它的工作原理是基于摩擦起电和静电感应的耦合效应。摩擦纳米发电机既可以将各种形式的机械能转化为电能，用作电子器件的功率源，又可以用作自驱动主动式传感器，在可再生能源和传感系统领域都有着巨大的实用和商用潜力。特别地，在柔性便携式电子器件飞速发展的当今年代，研究柔性机械能收集器件具有非常重要的意义和价值。本论文设计并制备了若干种不同结构、不同工作原理的柔性摩擦纳米发电机，并将其用于自驱动传感和自充电能量系统。本文的研究工作主要包括以下几点: 1、基于第一代透明摩擦纳米发电机，采用一种简单新型的设计，构建出一种输出性能和透明度都得到提高的透明柔性摩擦纳米发电机。其最大输出电压和输出电流分别达到200V和7μA，透明度约为78％。为了更深入地了解摩擦起电效应的本质，研究了紫外-臭氧处理、表面性质、气体氛围对摩擦纳米发电机输出性能的影响，并总结出聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的摩擦起电可能是由于Si-O-Si分子链的化学键断裂引起的，而且与材料的表面性质和周围环境密切相关。 2、设计并构建了一个集成化的柔性自驱动压力传感系统，该传感系统由一个被动式的压力传感器和一个摩擦纳米发电机组成。基于柔性褶皱PDMS薄膜的三明治结构器件对压力的响应非常灵敏，灵敏度高达204.4kPa-1，比以往报道的柔性压力传感器高出一个数量级。该传感系统还拥有一个很低的检测限、快速的响应时间和良好的稳定性。另外进一步开发出一种自驱动、便携式、可视化的半定量压力传感系统，可以直接将压力信息转化为可视化显示。 3、使用一种简单、成本效益高的激光雕刻技术，通过把摩擦纳米发电机和微型超级电容器集成到一个单独的器件中，设计和构建了一种柔性自充电能量单元。该自充电能量单元表现出多种显著的优点，包括具有自充电能力、高耐用性和环境友好性。摩擦纳米发电机部件可以高效地将外界的机械振动转化为电能，并经过整流后直接存储到微型超级电容器阵列中，在117min内可以充电至3V。完成充电后的能量单元能够持续性地驱动两盏LED和一个商用的温湿度计。 4、设计并构建了一种透明柔性自充电薄膜，这种自充电薄膜既可以用作一个集成能量存储单元的发电装置，又可以用作一个自驱动的信息输出矩阵。基于接触起电和静电感应的耦合效应，该自充电薄膜可以将手指运动的机械能转化为电能并存储起来，利用手指的快速滑动，可以在2094s内将器件充电至2.5V。此外，通过记录与个人的生物电信号、施加的压力、滑动速度等相关的电信号，这种薄膜还可以用于识别个人的滑动特征。 5、在以往关于摩擦纳米发电机的研究中，空气击穿现象通常被认为是一种负面效应，通常都伴随着空气的离子化。本研究利用空气击穿产生的离子化空气通道，设计了一种直流摩擦纳米发电机，用于收集接触-分离式的机械能。进一步提出了这种直流模式发电机的工作机理，并通过实时电极电势监测、光电流信号检测、可控空气击穿观测实验来验证所提出的工作机理。在不使用整流桥的情况下，这种发电机可以直接用于连续性地给能量存储单元充电，还有驱动电子器件。由于其结构非常简单，这种机理还被用来制备了首个柔性直流摩擦纳米发电机。