压电效应可以通过外界施加应力产生极化电荷,可以获得机械能到电能的转换,也可以将应力与应变信号转换为电信号输出,从而可以实现力电耦合。自从2006年王中林院士通过氧化锌纳米线制备纳米发电机以来,同时具有压电特性和半导体特性的压电半导体纳米材料,以至于纳米器件与系统的研究,已近成为了纳米技术的热点和交叉前沿。在实验与理论研究基础上,王中林院士在纳米技术前沿领域创立了新的交叉学科:压电电子学。压电电子学的力电耦合作用,甚至是压电光电子学的压电、光激发与半导体三方耦合作用,使得其在纳米机器人,人机交互系统,发光二极管,光电池,太阳能电池等领域存在重大的潜在应用价值。上述现象与高米器件的物理机制,均与压电电荷在特定环境中的非线性特性有关。本文通过以实验中的新型压电半导体器件为基础,以压电半导体器件所体现的非线性电流电压特性为出发点,通过构造采用压电电子学器件的非线性混沌电路,探索利用非线性动力学的理论研究成果,将非线性与复杂系统中的研究方法和结果,应用于纳米压电电子学器件与系统。在拓展非线性和复杂性科学应用对象的同时,更重要地是试图为非线性和复杂系统的研究提供一个新的平台。此外,对纳米技术前沿研究而言,更为重要地是在非线性和复杂系统方法应用中,进一步寻找提高器件灵敏度的一般方法和器件与系统设计途径。本文作为初步的探索与尝试,从利用新型纳米压电电子学器件来实现混沌电路的方法出发,研究了压电电子学器件的混沌电路的基本特征,同时还尝试性地探索将复杂网络理论和方法在压电电子学柔性传感网络的可能的应用。本文第一章介绍了非线性科学与复杂系统的研究背景和发展状况,简介了可用于压电电子学研究的非线性混沌电路与复杂系统,同时介绍了从压电电子学的发展背景,概括了压电电子学器件的发展方向与最新进展,介绍了经典半导体器件物理为基础的压电电子学器件的理论框架以及器件建模与仿真相关模型的发展。第二章介绍了非线性动力学中的几个典型混沌电路的实现,以典型的蔡氏电路作为混沌电路的例子,介绍了电路中含有蔡氏二极管这一非线性电阻下的非线性行为,如周期,混沌。通过将压电电子学晶体管的非线性电流-电压特性进行合理简化,同时用压电电子学晶体管来取代蔡氏电路中的蔡氏二极管,设计了外界应力调控的非线性混沌电路,并且通过数值模拟,计算了电路的工作状态,研究了在外界施加的应力改变时,电路能够在不同的工作状态之间切换,这种非线性混沌电路方法可以实现外力控制下的电路状态切换。第三章首先介绍了复杂网络的研究背景与发展状况,概述了复杂网络动力学基础上的同步行为,如爆发式同步、行波与嵌合体,考虑到压电电子晶体管传感网络,传感控制网络之间通讯与数据交换控制与网络同步与控制可能的关联,先从理论上研究了复杂网络行波中的正负耦合作用,利用双向耦合作用模型,重点讨论了行波在复杂网络中的行为,发现在不同的状态之下系统能够表现出行波的条件,另外还从耦合作用效果上对系统行为作了深入的分析,最后还给出了系统在临界点的动力学行为。