در این پژوهش ساخت، مشخصهیابی و کاربرد نانوژنراتورهای تریبوالکتریک حاوی نانوکامپوزیت گرافن-پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) انجام شد. در این راستا، سه راهبرد برای اصلاح سطحی و افزایش خروجی نانوژنراتورهای تریبوالکتریک بر پایه PDMS اتخاذ گردید. در مسیر اول که با رویکرد اصلاح ترکیب شیمیایی انجام شد، لایههای نازک کامپوزیتی گرافن-PDMS حاوی 0، 05/0، 5/0، 1 و 5/1 درصد وزنی گرافن با ضخامت m 60050 تهیه شدند. نتایج بررسی خواص سطحی و الکتریکی لایهها نشان داد که در رابطه با خواص الکتریکی مانند رسانایی الکتریکی و ضریب دی الکتریک، از مهمترین عوامل موثر بر عملکرد لایهها در نانوژنراتور تریبوالکتریک زبری سطحی و بار الکتریکی سطحی هستند. نانوژنراتور تریبوالکتریک تهیهشده با کامپوزیت 1 درصد وزنی گرافن-PDMS بالاترین خروجی الکتریکی (ولتاژ پیک تا پیک V5/0 Vp-p و جریان پیک تا پیک nA75 Ip-p، بیشینه ولتاژ V 103 Vp-p و چگالی توان W/m2 6/2) را داشت که در مقایسه با خروجی الکتریکی نانوژنراتور تریبوالکتریک پایه PDMS، بیشتر از سه برابر افزایش را نشان داد و به عنوان نانوژنراتور تریبوالکتریک بهینه انتخاب شد. افزایش میزان گرافن به بالاتراز 1 درصد وزنی، به علت کلوخهای شدن گرافن، باعث افت خروجی نانوژنراتور تریبوالکتریک شد. نتایج بررسیها نشان داد که این نانوژنراتور تریبوالکتریک میتواند خروجی الکتریکی خود را طی 15000 سیکل کاری در شرایط کاری بهینه حفظ کند. در مسیر دوم که با رویکرد بهبود عملکرد نانوژنراتورهای تریبوالکتریک بر پایه کامپوزیت گرافن-PDMS انجام گرفت، اصلاح سطحی با روشهای لیتوگرافی، لیزر، آندایزینگ و کاغذ سنباده ایجاد شد. نتایج نشان داد که ایجاد الگو توسط روشهای اصلاح سطحی مذکور، موجب بهبود خواص سطحی و افزایش زبری سطحی و چگالی بار الکتریکی کامپوزیتهای گرافن-PDMS شدند که عملکرد نانوژنراتورهای تریبوالکتریک را بهبود دادند. به علاوه، این نانوژنراتورهای تریبوالکتریکی، خروجی الکتریکی خود را طی 10000 سیکل کاری در شرایط کاری بهینه حفظ کردند. بالاترین خروجی الکتریکی با استفاده از روش لیتوگرافی با ایجاد الگوی سطحی خطوط موازی حاصل شد (ولتاژ پیک تا پیک 38/3 Vp-p و جریان پیک تا پیک A38/3 Ip-p و چگالی توان W/m2 7/9)که در مقایسه با نمونه بدون الگوی سطحی، بیشتر از 4 برابر افزایش در چگالی توان خروجی داشته است. در مسیر سوم به منظور اصلاح چالش رویکرد اول، که عدم پراکندگی یکنواخت گرافن در درصدهای بالا در زمینه PDMS و کلوخهای شدن آن بود، از ساختار سه بعدی برای کامپوزیت استفاده شد و کامپوزیت فوم گرافن (گرافن سهبعدی)-PDMS به روش نفوذدهی در خلاء تهیه شد. خروجی الکتریکی شامل ولتاژ پیک تا پیک 72/3 Vp-p و جریان پیک تا پیک A 78/3 Ip-p، بیشینه ولتاژ V 170 Vp-p و چگالی توان W/m2 7) توسط نانوژنراتور تریبوالکتریک کامپوزیت فوم گرافن (گرافن سهبعدی)-PDMS حاصل شد که تقریبا 3 برابر چگالی توان خروجی نانوژنراتور تریبوالکتریک 1 درصد وزنی گرافن-PDMS حاصل از مسیر اول پژوهش (بدون الگوی سطحی) است. به علاوه، خروجی الکتریکی نانوژنراتور تریبوالکتریک در 15000 سیکل کاری در شرایط کاری بهینه پایدار بود. همچنین بررسی توزیع پتانسیل الکتریکی نانوژنراتورهای تربیوالکتریک بهینه انجام شد که تطابق خوبی با نتایج تجربی داشت.در نهایت، نانوژنراتورهای تریبوالکتریک بهینه برای روشن کردن لامپ LED، ساعت دیجیتال، ماشین حساب دیجیتال، دماسنج دیجیتال، دستگاه سنجش قند خون دیجیتال، و پوششدهی نانوذرات TiO2 روی زیرلایه فولاد زنگنزن به روش الکتروفورتیک با موفقیت به کار رفتند.