随着柔性电子和自供电电子技术的发展,人们对绿色高效、智能互联的器件需求越来越迫切。与此同时,监测结构振动可以为结构健康评估和预警维护提供定量信息,而现在大多数振动传感器为刚性难以用于曲面等特定部件,并且监测系统安装繁琐耗时,需要配备高功耗的数据采集装置,价格昂贵且操作不便,因此研究一种柔性、适时、直观监测振动的可视化传感器具有重要的意义。由于压电材料能够感应环境中的振动,并转化为电信号,而电致变色材料在外电压作用下能表现出不同的颜色。为解决上述问题,受变色龙的启发,本文利用压电与电致变色的协同效应,制备出柔性可弯曲振动可视化传感器。相比于传统振动传感器,具有经济高效、操作方便、可用于特定部件振动监测的优势。本论文选用锆钛酸铅Pb Zr0.52Ti0.48O3（PZT）和弛豫铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3（PIMNT）两种压电材料做成不同类型的柔性压电能量收集器,分别通过整流器和WO3固态电致变色器件协同作用,制备成振动可视化传感器,探索器件的振动传感机理与性能。采用溶胶凝胶法在柔性云母衬底上生长厚度为～2.4μm的PZT厚膜,设计并制备出叉指电极型PZT压电能量收集器,测试它的开路电压为77 V,短路电流为0.2μA。又采用机械减薄的方式制备了[001]L*[1-10]W*[110]t PIMNT柔性可弯曲薄片,通过电学并联与Au电路和ABS塑料衬底结合,设计制备了柔性阵列式压电能量收集器,其开路电压为35 V,短路电流高达160μA,在弯曲频率为4 Hz、弯曲应变为0.245%时,最大输出瞬时功率高达610μW,能够在25 s内把10μF的电容器充电至饱和。采用磁控溅射在PET/ITO衬底上生长厚度为～535 nm的非晶WO3薄膜,结合凝胶态Li+电解质,制备了三明治结构的全固态电致变色器件。当着色电压为-4 V时,器件从无色态变成深蓝色,在633 nm波长处的透射率调制为64%,在3 V下褪色恢复到无色态,其着褪色时间为10.35 s和3.75 s,响应速度快,可逆性良好并具有颜色记忆效应。分别将两种柔性压电能量收集器通过整流电路和电致变色器件集成为柔性振动可视化传感器。由于PZT压电能量收集器输出电能较小,不能实时驱动电解质中的阳离子进入WO3薄膜,颜色反应不明显;PIMNT-WO3振动可视化传感器随振动时间和振动幅度的增加,透过率调制越来越大,颜色逐渐加深,在4 Hz、0.245%的弯曲应变下振动15min后,器件的透射率调制为45%,颜色区别肉眼清晰可辨。综上所述,本论文深入研究了压电和电致变色协同效应,采用柔性可弯曲PIMNT单晶薄片和WO3薄膜成功制备出了性能优异的无源、柔性可弯曲振动可视化传感器,有望解决当前结构健康监测系统操作繁琐、高功耗、无法直观显示的问题,能够应用在道路桥梁、航空航天和轨道交通等领域,有巨大的应用前景和商业价值。