钛酸铋钠（Bi0.5Na0.5TiO3,简称 BNT）基陶瓷是一类重要的钙钛矿结构无铅压电材料,与其他无铅压电（如钛酸钡与铌酸钾钠）相比,具有居里温度高、自发极化大、电致应变大等优点,在致动器、储能等领域具有广阔的应用前景,并有望代替传统的锆钛酸铅（Pb（Zr,Ti）O3,简称PZT）基压电陶瓷。然而,BNT基陶瓷也存在压电系数较低、矫顽电场较大,且获得大的自发极化或大的应变所需驱动电场较高等缺点,这些缺点限制了其在致动器与储能领域的实际应用。本论文通过对BNT基陶瓷进行受主、等价、施主掺杂及复相掺杂等成分设计,并对材料的结构、缺陷和性能的关系及机理进行了探讨,最终提高了 BNT基陶瓷的压电与铁电性能,获得大的电致应变与高的储能密度。首先,采用 固 相 反应法制 备 了 Mg2+受主掺杂 的0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2Bi0.5K0.5TiO3陶瓷。Mg2+掺杂不改变基体陶瓷的钙钛矿相结构,其主要影响B位及与B位相关联的化学键的行为。Mg2+掺杂遵循（?）,即掺杂会促进氧空位的产生,从而影响陶瓷的电导机制及弛豫特性。Fe3+掺杂有类似的效果,在制备的Fe3+掺杂的0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06B aTiO3 陶瓷中,样品压电系数d33达 168 pC/N,应变为0.21%,逆压电系数d33*（Smax/Emax）为305 pm/V。且随着Fe3+掺杂量增加,陶瓷电导特性逐渐从晶粒电导主导转变为晶界电导主导,并最终变为电极电导主导。其 次,研 究 了 Li+等 价 掺 杂 的0.7Bi0.5Na0.4K0.1TiO3-0.03Ba0.7Sr0.3TiO3陶瓷,并对陶瓷的相结构及电学性能进行了研究。Li+掺杂会引起晶格常数减小和弛豫特性增强。低掺杂量时,晶粒电导占据主导机制;掺杂量较高时,晶粒和晶界电导同时起作用。接着,为了获得具有大电致应变的BNT基陶瓷,制备了 Nb5+施主掺杂的 0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2Bi0.5K0.5TiO3 陶瓷。Nb5+掺杂促进 了弛豫-铁电相变的发生,从而获得较大的电致应变。陶瓷的电致应变最高为0.34%,d33*为625 pm/V。为了进一步提升其电致应变性能,在Nb5+掺杂的基础上又进行了过量Li+掺杂研究。Li+起到助溶剂的作用,所以掺杂后陶瓷的晶粒尺寸出现了明显的增加,电致应变进一步提升到了 0.4%,d33*高达683 pm/V,且其电致应变表现出良好的抗疲劳特性,该样品有望应用于具有高精度的致动器。在施主掺杂陶瓷研究中,发现弛豫体陶瓷储能性能相对于铁电体有显著提升,因此,对BNT基陶瓷的储能性能进行了研究。制备了 Hf4+掺杂的0.8Bi0.5Na0.5TiO3-0.2Bi0.5K0.5TiO3陶瓷。Hf4+掺杂促使材料从铁电态向弛豫态转变,从而使矫顽场Ec下降,陶瓷弛豫特性增强,最大储能密度达到了 0.51 J/cm3。此外,在2mol%的Hf4+取代时,样品的电致应变达0.4 1%,此研究为制备兼具储能及良好电致应变特性的无铅陶瓷提供了一种重要的思路。最后,为进一步提升陶瓷的储能密度及能量转换效率,制备了Sr0.8Bi0.1□0.1Ti0.8Zr0.2O2.95弛豫体掺杂的 0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06BaTiO3 陶瓷,陶 瓷 表 现 出 明 显 的 弛 豫 特 性。其 中0.91（0.94Bi0.5Na0.5TiO3-0.06B aTiO3）-0.09Sr0.8B i0.1□0.1Ti0.8Zr0.2O2.95 陶瓷的击穿电场达230 kV/cm,储能密度Wr高达2.68J/cm3,储能效率为74.4%。进一步分析发现,该陶瓷具有良好的温度稳定性和优异的抗疲劳特性:温度由25℃升高至140℃,其储能密度只降低了 11.1%;在165 kV/cm电场作下,经105次循环后,储能密度仅降低5.2%。该研究表明BNT基无铅陶瓷在储能领域具有非常重要的潜在应用价值。