自摩擦纳米发电机发明应用以来,机械能的高效转换和利用成为了可能,但摩擦纳米发电机输出电流小、输出不稳定、不能持续供电等问题还亟待解决。本论文通过设计构建复合能源系统,对以上问题提出了解决方案,并对复合能源系统的服役行为做了深入研究,设计和构建了多种器件包括可屏蔽电磁辐射的复合纳米发电机、柔性纤维型超级电容器、自清洁水能摩擦纳米发电机自充电系统、多功能摩擦纳米发电机及其自充电系统,并研究了其服役行为。本文的研究工作主要包括以下几点:设计构建了一种可拉伸、可穿戴式电磁屏蔽复合纳米发电机,能够利用摩擦电,压电和热释电效应将环境中机械能和热能有效地转化为电能,比单一摩擦纳米发电机输出电流大,还可以应用为自驱动传感器。当该复合纳米发电机被应用为电脑键盘膜时,通过打字200 s可以将电容器充电至3 V,使用该电容器中储存的能量可以成功驱动便携式设备。这种器件由于独特的电磁屏蔽性能,可在收集能量的同时,屏蔽电脑的电磁辐射,对频率在0到1.5 GHz之间的电磁屏蔽效率超过了 99.9978%。此外,它还能通过穿戴到人体腹部形成自驱动传感器来检测的人体健康状况,同时实现人体健康保护和检测的效果。。为了满足可穿戴电子器件的应用需求,设计和构建了一种柔性纤维型超级电容器,制备纯α-Fe203、纯RGO和α-Fe203/RGO复合材料三种不同的电极活性物质,比较使用不同电极活件物质超级电容器的电容性能。应用不同分析手段验证活性物质制备结果,并使用固态电解液进行了柔性纤维型超级电容器的组装,比较发现α-Fe2O3/RGO纤维型超级电容器具有最高的电容量。测试α-Fe203/RGO纤维型超级电容器的各项性能后,发现其具有优良电容性、循环稳定性和超高柔性,可作为储能部分应用于自充电系统中。应用α-Fe203/RGO纤维型超级电容器,设计和构建了一种自清洁式的水能摩擦纳米发电机自充电系统,利用具有双疏表面的水能摩擦纳米发电机来收集转换水能,然后将转换的能量直接存储在纤维型超级电容器组中。研究了自充电系统稳定充放电的能力。当自充电系统被应用为能量雨衣时,可以存储雨水带来的清洁水能,以0.096 m s-1的水流模拟雨水在器件表面冲100 s,将该能量系统充至4V的开路电压,使用该能量雨衣中存储的电能,可持续点亮LED 300秒以上。为了研究复合能源系统的服役行为,设计和构建了可穿戴式多功能摩擦纳米发电机和基于该摩擦纳米发电机的自充电系统。该摩擦纳米发电机可被用作自驱动的人体运动传感器,水能摩擦纳米发电机,并通过与织物基的超级电容器集成,形成全织物基的自充电系统。深入研究了该摩擦纳米发电机和自充电系统在不同应用情况下受到损伤时的服役行为机制。作为自驱动的人体运动传感器和水能收集器件时,该摩擦纳米发电机在剪切前后保持稳定的性能。组装成自充电系统后,当被剪切损伤时,自充电系统随充电时间延长,但仍能继续稳定充放电进行应用。