多层压电陶瓷器件具有控制精度高、响应速度快、输出力大和快速充放电等特性,被广泛应用于自适应光学校正、精密机械微动、微流体控制、激光武器储能等领域。目前,实用的多层压电陶瓷器件普遍为含铅材料体系,但随着环境问题日益受到关注,多层无铅压电陶瓷器件成为国内外研究热点。钛酸铋钠（BNT）体系因具有优异的场致应变性能以及高储能密度,被认为是最有潜力替代含铅多层压电驱动器和高能脉冲电容器的无铅材料体系。本文以BNT体系为研究对象,通过组分调控获得了适用于多层压电驱动器的材料体系,探究了块体陶瓷与多层器件性能偏差的内在机制,并优化匹配了材料组分和驱动器的陶瓷层厚,研制出接近实际应用要求的低场大应变多层压电驱动器,同时研制了力学测试系统对多层压电驱动器进行了力学性能测试;通过对BNT体系进行组分改性和低温共烧研究,实现了低场高储能密度脉冲电容器的研制。本文主要研究内容如下:1.BNT基多层压电驱动器材料组分的性能调控研究,通过Mn O2组分调控Bi0.5Na0.5Ti O3-Sr Ti O3（BNT-ST）体系的低场大应变性能,并研究其温度稳定性和力学性能。结果显示:Mn O2的引入可使晶粒尺寸增加和使陶瓷物相从铁电相到遍历弛豫相转变,引入0.25 wt.%Mn O2的BNT-0.24ST体系获得了低电场大应变性能（～0.18%,2 k V/mm）、优异的温度稳定性(25°C～90°C,Smax/Emax＞610 pm/V,4k V/mm)和优异的力学性能(E～127.4 GPa和KIC～1.38 MPa/m)。2.低电场大应变BNT基多层压电驱动器的研制和力学测试系统搭建,（1）系统研究了BNT基块体陶瓷与多层压电驱动器性能差异的原因和内在机制,研究结果显示:BNT材料体系研制成多层压电驱动器后,物相会发生变化（遍历弛豫相增加）,分析不同应力状态和不同负载下的多层压电驱动器位移输出,确定了压应力是造成多层压电驱动器与块体陶瓷性能差异的主要原因;（2）选择偏铁电方向的材料体系平衡多层压电驱动器结构中的压应力,使得驱动器的物相处在遍历弛豫相与非遍历弛豫相相界处,获得了优异的低电场大应变性能（0.168%,2k V/mm）和优异的温度稳定性。另外,研制的实用尺寸（高度＞10 mm）BNT-ST多层压电驱动器具有优异的低场应变性能（实际应变＞0.15%,2.5 k V/mm）。（3）研制了输出力测试装置和负载下的位移输出测试装置,测试装置具有体型小、结构简单、造价低等特点;基于该测试装置测试了BNT基多层压电驱动器的输出力和负载下的位移输出,在2.5 k V/mm电场下多层压电驱动器输出应力达到42.6 MPa。3.低温共烧BNT基多层压电驱动器研制,（1）系统研究了适用于低温共烧的材料体系,通过引入1.2 wt.%Cu O烧结助剂实现BNT-0.255ST材料体系在960°C低温烧结,并在2 k V/mm的电场下Smax/Emax达到950 pm/V。（2）通过重新匹配材料组分与驱动器的陶瓷层厚,研制出的低温烧结BNT基多层压电驱动器具有优异的应变性能(Smax/Emax＞750 pm/V,2.5 k V/mm)、温度稳定性(15°C～80°C,Smax/Emax＞570 pm/V,d*33/d*33RT波动小于15%,4 k V/mm)和高循环寿命(10~7次后Smax＞95%,主要由于低温烧结降低了晶粒尺寸以及Bi/Na挥发,进而降低了空间电荷累积)。另外,研制的实用尺寸（高度大于10 mm）BNST24-Cu O-63μm多层压电驱动器在低电场获得了优异的应变性能（实际应变性能:0.112%,2.5 k V/mm）,并在2.5 k V/mm的电场下输出应力达到35.4 MPa。4.低电场高储能密度BNT基多层脉冲电容器的研制,（1）开发低电场高储能密度材料体系,通过调控Sr Ti O3含量和引入Nb2O5细化了晶粒尺寸、增加了弛豫特性,在0.6BNT-0.4ST+2.5 wt.%Nb2O5体系中获得了低电场高储能密度性能(Wrec～1.82 J/cc,η～81%,E～140 k V/cm),并具有优异的温度稳定性。（2）BNT基多层脉冲电容器研制,通过引入Cu O和Mn O2降低烧结温度、增加饱和极化强度和降低迟滞,获得了适用于低温叠层共烧的材料体系(Wrec～1.9 J/cc,η～89%,E～170 k V/cm);采用流延叠层共烧技术制备出Ag/Pd共烧的BNT基多层脉冲电容器,在270 k V/cm的低电场下,Wrec达到2.83 J/cc和η为85%,并显示出优异的温度稳定性(Wrec变化率＜5%,25°C～100°C),具有实用潜力。