近年来,随着军用与民用领域物联网技术的迅猛发展,压电能量收集技术作为一种新型的自供电模式,成为当下新能源领域的研究热点。构建具有优异能量转换特性的压电材料对提升压电能量收集器的实际应用能力具有重要意义。能量收集器具有高输出能量密度的关键是压电材料具有高的换能系数。本工作,将0.2Pb(Zn_1/3Nb_2/3)O₃-0.8Pb(Zr_1/2Ti_1/2)O₃（PZN-PZT）体系作为基体相,分别采用单一的复相材料设计策略和具有双重功能的靶向掺杂设计理念来构建PZN-PZT基复相陶瓷材料。通过调整复相材料的介电和压电性能,以提升复相材料的换能系数,从而增强复相材料的能量收集性能;采用悬臂梁型能量收集器评估复相材料的发电性能;对复相材料的电学性能、微结构以及能量收集特性之间的关联性进行了分析。首先,为解决传统固溶体改性方法导致材料的压电电荷常数和介电常数协同变化的问题,将Al₂O₃作为初始第二相引入到PZN-PZT基体中构建复相压电陶瓷。由于低介电常数第二相ZnAl₂O₄的形成,复相陶瓷的介电常数随第二相含量增加而降低。复相陶瓷的压电电荷常数虽有一定程度降低,但由于异质界面效应形成的微畴导致材料电致伸缩系数增加,使得压电电荷常数在一定组分范围内可保持相对稳定。其中,当Al₂O₃添加量为0.59 mol.%时换能系数最大,为9431×10^-15m²/N。在共振频率90 Hz、加速度10 m/s²的测试条件下,对由不同样品制作的悬臂梁型能量收集器进行能量收集特性评估。结果表明,由具有最大换能系数复相陶瓷制作的能量收集器具有最优的发电性能,其输出功率为80μW。其次,将AlN作为初始第二相引入到PZN-PZT基体中,通过优化制备工艺,复相陶瓷的换能系数得到进一步提升。其中,当AlN添加量为4.0 mol.%时换能系数最大,为11775×10^-1515 m²/N。另一方面,复相陶瓷的发电能力也得到了大幅度的提升,特别是,在共振频率92 Hz、加速度10 m/s²的测试条件下,由具有最大换能系数复相陶瓷制作的能量收集器展示出高达4.0μW/mm³的能量密度;并且经过250s,由其转化的电能可以点亮124盏并联的商用LED灯。进一步,将其移植到实际环境中,通过采集球磨机运行中的振动能,其转换输出的电能可成功驱动商用湿度温度监测无线传感器,充分的展现了其在自供电领域的应用潜力。最后,采用了新颖的靶向掺杂设计理念,将具有热解特性的钛铁矿相(Zn_0.1Ni_0.9)TiO₃（ZTN9）作为靶向掺杂物引入到PZN-PZT基体中,构建了具有更加优异能量收集特性的ZnO/PZN-PNN-PZT复相陶瓷。一方面,ZTN9热分解出的Ni²⁺进入PZN-PZT基体中取代Zn²⁺,形成等价掺杂效应;另一方面,晶界处由等价掺杂置换出的ZnO与ZTN9热分解出的ZnO共同与钙钛矿基体形成0-3型复相结构。由于等价掺杂和复相调制双重功能对材料电畴形态的优化,复相陶瓷的换能系数得到了大幅度提升,其中,当ZTN9添加量为0.67 mol.%时换能系数最大,为12433×10^-1515 m²/N。进一步,在10 m/s²加速度和92 Hz测试条件下,由具有最大换能系数复相材料制作的压电能量收集器表现出高达4.50μW/mm³的能量密度;并且经过250s,其转化的电能可点亮135盏并联的商用LED灯,显示了其在实现微传感器自供电方面的重要应用。本工作,为进一步获取优异的复相能量收集材料,促进能量收集技术的发展奠定了坚实的理论和应用基础。