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随着便携式电子产品的快速发展,可穿戴式能量收集器和传感器引起了人们的极大关注,基于压电效应的压电传感器由于其结构简单、功耗小、寿命长、灵敏度高、有利于集成化与微型化等优点被广泛的使用和研究。当前柔性压电传感器的电压输出较小,远不能满足微小型便携式器件的性能要求,因此需要进一步提高器件输出。目前柔性压电传感器主要基于PVDF及其聚合物材料,这类材料的压电性能差,导致器件的信号输出低。研究发现通过掺杂材料等手段可以提高纳米纤维的质量,从而获得高输出性能的器件,基于这些报道的启发,本论文设计并制备了一种柔性、环境友好、可穿戴式的压电传感器,利用有机柔性聚偏氟乙烯(PVDF)材料与无机高压电系数、高机电耦合系数、环境友好的一维钛酸铋钠-钛酸钡纳米线(0.93(Na0.5Bi0.5)TiO3-0.07 BaTiO3,这一体系被认为是当前铅基压电材料最有力的替代者之一)复合来提升当前柔性压电式传感器的性能,并减少铅基压电材料在生产制备过程中对环境和人体的危害,同时满足微小型便携式器件的要求。主要研究结果如下:由于设备的工艺参数将直接影响纳米纤维的质量,所以首先需要研究出较优的静电纺丝工艺参数。实验中采用溶胶-凝胶法与静电纺丝工艺相结合制备一维PVDF纳米纤维,通过改变纺丝电压、滚筒转速、接收距离、溶液推进速度等来研究制备参数对纳米纤维的形貌和结构的影响,其中纺丝电压、滚筒转速及溶液推进速度对纳米纤维的形貌结构影响较大,最终确定的优化制备工艺参数为电压25 kV、接收距离15 cm、推进速度1.5 ml/h、转速4000 rpm。在优化的工艺参数条件下制备一维PVDF纳米纤维、BNBT纳米颗粒、BNBT纳米纤维及PVDF-BNBT复合纳米纤维。为了确定制备的纳米纤维及纳米颗粒是否符合下一步的实验要求,需要对所有制备的纳米纤维及纳米颗粒进行测试表征,X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FITR)的结果表明纳米颗粒及纳米纤维直径适中,复合前后的颗粒及纤维皆具有纯钙钛矿结构。压电力显微镜(PFM)的结果表明单根的PVDF及BNBT纳米纤维具有良好的压电响应。在高质量的复合纳米纤维的基础上,制备出基于PVDF纳米纤维、PVDF-BNBT(particle)及PVDF-BNBT(fiber)复合纳米纤维的器件并进行性能测试。设计并制备了三明治结构原型器件,用聚二甲基硅氧烷(PDMS)对器件进行封装,通过示波器采集器件在周期性敲击激励下的电压输出信号。结果表明,基于纯PVDF纤维的器件可以产生10 V的输出电压,而基于PVDF-BNBT(particle)复合纳米纤维和PVDF-BNBT(fiber)复合纳米纤维的器件可分别产生高达30 V和60 V的输出电压,是纯PVDF器件的3倍和6倍。其中基于PVDF-BNBT(fiber)复合纳米纤维的器件具有最大的信号输出,明显优于基于PVDF-BNBT(particle)复合纳米纤维的器件。在整个研究过程中,探究出较优的静电纺丝工艺参数并基于此制备出性能优良的PVDF-BNBT复合纳米纤维,利用这种复合纳米纤维设计并制备了三明治结构的压电传感器件,最终获得了高达60 V的信号输出。这种无铅压电纳米复合的方法优化了压电材料的性能,进而提升了传感器的性能,这不仅为开发新的复合材料及优化器件性能提供了新思路,而且为推进无铅压电复合材料在传感器中的应用打下良好的基础。