近年来越来越多的研究人员把目光转移到自供电、可变形的柔性传感器上。在人类周围环境中存在各种零星散布的机械能,包括人体运动产生的机械能。通过回收这些零散机械能为传感器供能或者作为传感触发信号的相关应用具有广阔发展前景。摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator,TENG）的提出使环境中无处不在的摩擦起电效应得到积极研究和广泛应用。TENG可以被用于收集各种形式的机械能,比如自然界中的风能、声波、水流、雨滴和海浪波动能等。此外,人类活动也会产生很多零散的机械能,如心跳、呼吸等。通过基于TENG的可穿戴设备可以将这些生理活动所产生的机械能转化成电信号进而实现自供能传感。虽然现有的TENG已经广泛应用于各个传感领域,但每个领域对自供能传感器的需求各不相同。适应特定应用场景的定制自供能传感器往往不能满足其他应用场景的使用需求,因此TENG很难重复使用,这也在一定程度上造成了资源浪费和对环境的负面影响。然而,现有研究对可变刚度、具有可重构特性的TENG传感器关注较少。大自然为科学研究和技术创新提供了非凡的启示,生物经历长期的自然选择,其身体结构与行为特征早已进化为特定生存环境下的最优组合,研究生物本征结构特性与行为学特征已成为解决工程难题的有效策略。针对不同的需求,仿生思想往往可以提供另辟蹊径的灵感。虽然现有的TENG设计已经开始有意向生物学习进行仿生设计,但相关的应用较少,还有很多生物的优异特性值得进一步学习模仿。本文从仿生学角度出发,针对以上问题展开研究,主要的研究内容如下:（1）基于仿生学原理,模仿哺乳动物小肠绒毛、荷叶表面等典型生物微观结构特征,开发了一种仿生多级结构薄膜加工方法。该方法制备的仿生薄膜具备尺寸可控的多级表面微观结构,一体化好且具有良好的疏水特性,在拉伸应变达到300%时依然可以保持超疏水状态,这为仿生薄膜在潮湿环境中的应用提供了有力保障。与此同时,多级结构能够显著增加仿生薄膜的表面积,进而有效提升其作为TENG摩擦层使用时的发电效率,使其具有在发电装置和传感基础元件上应用的潜力。（2）针对仿生薄膜难以大面积制备的问题,开发了一种能够快速制备仿生薄膜的方法。该方法具有操作简便,成本低,适合大规模制备的优点。与此同时,该方法利用基底与预聚物之间的溶解特性使基底与超疏水颗粒之间的结合性更好,制备的仿生薄膜具有抗破坏能力强,环境适应能力好的特点。此外,由于采用的基底具有良好的电子亲和力,所制备的仿生薄膜可以作为摩擦层应用于对超疏水特性有要求的TENG。最后探究了通过使用电晕充电技术优化TENG输出性能的方法,该方法可以显著增加摩擦层的表面电荷密度,进而提升TENG的输出功率。（3）在薄膜TENG研究的基础上,针对现有接触-分离式TENG发电效率偏低及独立摩擦层式TENG容易产生磨损的问题,提出了以下解决方案。一种是用于收集往复摆动低频机械能的接触-分离式TENG设计,可在不提高驱动器工作频率的前提下通过增加同步作用单元来提高TENG的输出功率。多个同步工作的接触-分离式TENG体积较小,可以自由布置,利于整体结构的紧凑布局。此外,多个TENG的运行规律保持一致,在提高发电效率的同时也方便电能的整合输出。另一种是能够自由切换工作状态的独立摩擦层式TENG。在工作的初始阶段,通过接触起电,摩擦层表面的电荷密度达到饱和,之后进入感应起电阶段（非接触）,该阶段摩擦层之间不存在摩擦,因此可以减小驱动阻力,提升TENG的使用寿命。（4）针对现有TENG适用范围小,不能在其他应用场景中重复利用的问题,基于低熔点合金、软管、电热丝（带绝缘层）及导电丝等材料开发了一种简单高效的纤维可重构制备技术,利用该技术制备的多功能、可重构纤维TENG能够通过摩擦电效应获取环境中的能量。通过加热或冷却低熔点合金能够改变纤维TENG的刚度,因此,它们可以在低刚度状态下重构形成新的结构,并在常温下保持重构后的结构特征以适应新的使用需求,包括多样化的2D和3D纤维TENG。这在一定程度上突破了现有TENG的应用局限并将大大减少重新制备TENG的时间,同时减少了资源浪费。可重构特性可使TENG在不同应用场景中重复利用,如可穿戴康复设备、自供电触觉传感系统及机械探伤装置等。