随着人类社会可持续发展战略的实施和公众环境保护意识的增强，新型环境友好型压电陶瓷已成为高技术新材料的研发热点。目前大量使用的压电陶瓷，如锆钛酸铅、锆钛酸铅镧、铌镁酸铅和铌锌酸铅等压电陶瓷中含有大量的氧化铅（约占60～70%）。它们在制备和使用过程中，都会给环境和人类健康带来极大的危害。2001年在国家高技术研究发展计划(“863”计划)的资助下，成功地开发了钛酸铋钠基和铋层状结构无铅压电陶瓷系列。经过课题组三年的努力，在以下方面取得了具有国内外先进水平的研究成果：1、获得了综合压电性能优良的Na_0.5Bi_0.5TiO_3-K_0.5Bi_0.5TiO_3-BaTiO_3三元系陶瓷，该陶瓷烧结性能良好、烧成温度低、工艺稳定，可进行批量生产。由此制作的压电陶瓷换能器尤其是超声无损探测换能器在主要性能指标上完全超过了现有的PZT压电陶瓷。2、获得了新型铋层状压电陶瓷，其压电常数达到了国内外报道的最高值20 pC/N，并且由此开发了可在高温420℃以上长期稳定工作的高温压电传感器。3、获得了晶粒取向度为70％的钛酸铋钠钾陶瓷和取向度高达95.34%的钛酸铋钙系压电陶瓷，其织构化程度达到了国际先进水平。4、首次研制成功一种新型圆环状多层膜结构压电陶瓷片，其电荷灵敏度比单片压电陶瓷片提高了4～10倍。该成果在国内外至今未见报导。5、建立了钙钛矿结构铁电－反铁电与顺电体的经验公式，由此发现了一类新型压电材料Bi(M1/2N1/2)O_3。6、合成并确定了一类新型KTiO_2(OH)晶须的晶体超结构；合成了新的钛酸钠晶须；在铋层状陶瓷中首次发现了成分诱导的铁电－铁电相变新现象。钛酸铋钠基压电陶瓷因其具有高的厚度机电耦合系数Kt、低的平面机电耦合系数Kp、大的kt/kp比值，高的频率常数Nt以及较小的介电系数和体积密度、适中的机械品质因数等特征，使得该类压电陶瓷特别适用于超声换能器材料，在工业超声无损探伤、测厚和医学超声工程、收发两用传感器以及频率器件中将有广泛的应用。铋层状高温无铅压电陶瓷可广泛用于高温流量计和高温加速度计，这在航天技术应用领域具有不可替代的作用。上述压电陶瓷亦可设计用于各类频率器件。