本发明公开了一种柔性强韧的水伏薄膜及其制备方法与应用。所述柔性强韧的水伏薄膜包括：纳米纤维骨架，其由有机纳米纤维交织形成，并具有三维网络结构；以及，功能化高分子材料，其至少分布在纳米纤维骨架内部，并至少用于将其中的部分有机纳米纤维相互连接。本发明的水伏薄膜具有优异的柔韧性，能基于水伏效应进行产能和检测离子，成本低、易集成、可靠性好，使用寿命长，适合作为水伏发电器件、离子传感器等应用于可穿戴设备，能够适应多种运动场景，应用前景广阔。