随着人类对海洋战略地位、海洋资源开发、海洋科学研究价值认识的深化,世界各国对海洋的关注已经提高到前所未有的战略高度,智慧海洋是未来发展的主要趋势。尽管可以通过卫星、舰船和潜艇等手段来完成海洋资源勘测、海洋环境监测和海域安全保障等重要任务,但是这些手段都无法长时间、近距离、无缝隙和实时地完成这些任务。而物联网时代的到来解决了这一技术难题,海洋无线传感器网络为完成这些重要任务提供了可能的解决方案。水下无线传感器网络主要以声波为无线传输的物理载体,通过散布在广阔波浪域的各类静态、动态传感器节点收集信息,集数据获取、传输、处理和融合等功能为一体,是分布式智能化网络系统。然而,更替分布广泛的海洋传感器使用的电池,无疑成为巨大的工作量。因此,波浪能采集技术成为解决这一问题的优选方法。摩擦纳米发电机是利用摩擦起电和静电感应耦合作用将环境中的机械能转换为储存的电能的新型能量收集技术。可以为微型电子器件供电,并在化学、医学、生物研究等领域得到了广泛的应用。由于其具有可收集低频能量并且具有高输出特性,易于制备以及造价低等特点,摩擦纳米发电机已经被应用于收集波浪能。本文基于垂直接触分离式摩擦纳米发电机原理提出了一种柔性海草型摩擦纳米发电机,可以用于收集波浪能。通过研究柔性海草型摩擦纳米发电机工作原理,从而建立摩擦纳米发电机V-Q-x关系方程,研究可能影响此摩擦纳米发电机输出特性的因素。主要研究内容与结论如下:首先,本文通过理论和实验分析,设计了柔性海草型摩擦纳米发电机,并进行了相关实验研究,验证了其可收集波浪能。根据垂直接触-分离式摩擦纳米发电机模型理论,研究柔性海草型摩擦纳米发电机发电机理,并设计制作柔性海草型摩擦纳米发电机。其次,本文推导柔性海草型摩擦纳米发电机在波浪中运动特性公式,并进行流固耦合仿真。由仿真结果可得到,在其它条件不变时,由于相对流速增加,其形变程度增加。随着尺寸长度的增加,其形变程度增加。随着杨氏模量的增加,其形变程度减小。再次,本文研究了影响柔性海草型摩擦纳米发电机输出性能的相关因素条件,例如:振幅、频率、其自身的尺寸、杨氏模量以及环境中的含盐量等。结果表明,随着振幅和频率的升高,输出性能会逐渐提高,杨氏模量和尺寸的改变不一定导致其输出增加。由于制备过程中的良好密封,其输出性能不受盐度的影响。在多组海草型摩擦纳米发电机并联研究中探索并联发电单元个数以及并联间距对输出性能的影响,结果表明,随着并联个数以及并联间距的增加,并联输出性能增加。最后,为了研究其负载特性,将海草型摩擦纳米发电机接入设计的收集电路,进行负载特性实验和充电实验。在模拟海洋波浪条件下,外电阻为10 MΩ时,单个SW-TENG输出功率密度为0.91 W/m3。用3 min的时间可以将47μF的电容充电至3 V左右。这也验证了柔性海草型摩擦纳米发电机具有良好收集波浪能的性能,在未来智慧海洋物联网上具体有很大的应用价值。