随着物联网技术的快速发展,由传感器、驱动器所串联成的庞大网络已经集成到城市里的每一处角落,这些设备为生理健康检测、可穿戴电子设备或是人工智能提供了技术支持。驱动这些设备所需要的功率并不高,但是由于其数量庞大,需要有能够保证移动性、可持续性的供电设备作为基础。目前许多微型电子设备都是通过电池进行能源供给,然而电池需要经常替换或是充电的缺点,以及在报废后造成的环境危害使得微纳能源采集成为了相关领域的研究热点。作为微纳能源采集领域中的一种关键性技术,纳米发电机可以将由小规模的物理变化而产生的振动、热量或声波等等能源转换为电能,压电、摩擦电或热释电纳米发电机都是其典型应用。多孔结构,或者说是海绵结构,作为一种实现纳米发电机的功能结构拥有大量优点,例如提高能量产生效率、高度的延展性以及易于投入生命科学方面的应用。根据上述背景情况,本文主要对基于多孔结构的压电纳米发电机的制备与测量进行探究。本文的主要工作归纳以下几点:1、本文首先讨论了聚合物多孔结构的实现方式,并分析其各自的优缺点以及适用环境。然后对能够实现压电性能的材料分类进行介绍。随后以BaTiO3纳米颗粒和MW-CNT作为功能材料,PDMS作为基体材料,白砂糖颗粒作为牺牲模板的直接模板法制备一种多孔结构的聚合物/纳米复合材料,并通过扫描电子显微镜观察了其微观结构。2、本文分别讨论压电效应的原理、极化过程的电畴转变,以及压电纳米发电机的工作原理,分析极化过程中极化电场、温度以及时间对压电性能的影响,随后对三种常用极化工艺进行研究分析。随后选择并优化了一种极化工艺,通过这种工艺制备了具有微纳能源收集能力的压电纳米发电机,并总结了极化过程中的影响因素,统计结果表明对于厚度为1 mm的多孔结构复合材料,最佳的极化电压为12 KV/mm,极化温度为90℃,极化时间为40 min。最终对制得的压电纳米发电机进行了电信号输出、正反接测试、材料特性测试以及输出能力测试等多项测试,充分验证了这一纳米发电机的压电输出性能。3、本文以制备时采用的工艺因素以及测试时的测试条件两个部分为出发点,分别对压电纳米发电机在不同因素影响下的输出测量结果进行了探究。首先研究了材料厚度、BaTiO₃纳米颗粒掺杂浓度以及MW-CNT的掺杂带来的性能变化,研究表明厚度为2 mm,BaTiO₃浓度为5 wt%,有MW-CNT掺杂时纳米发电机能达到最高能源收集效率。随后探究了振动频率、振动压力以及测试设备的表征误差对纳米发电机测试结果的影响,结果表明振动频率并不是影响纳米发电机输出的根本因素,振动压力与电压输出呈现出线性相关性,以及不同测试设备会导致纳米发电机的性能测试结果产生误差。