以(1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-xPT，PMN-PT)为代表的弛豫铁电单晶因其在准同型相界(Morphotropic Phase Boundary，MPB)附近三方相区域优异的压电性能，引起了广泛的研究兴趣，极其有望成为新一代的超声换能器、驱动器、传感器、变压器用压电材料。为进一步促进与推动PMN-PT单晶的实际应用，从而提高目前压电器件的性能，本论文围绕准同型相界附近三方相区域PMN-PT单晶(x～0.28-0.30)，进一步研究了其组成、结构与宏观性能间的内在关系，并在此基础上，初步的展开了新型单晶变压器的研究工作。本论文的主要研究内容及结果如下：　　 1.围绕材料本身展开的工作：　　 基于工程化畴结构，通过分析晶体沿不同结晶学取向极化后的自发极化方向，并结合有限元理论，利用ANSYS软件，发现PMN-0.29PT单晶具有性能优异的径向伸缩振动模式，沿[001]方向极化后晶体的机电耦合系数可达到84％，这远高于传统的压电陶瓷材料，并且具有纯的径向振动模态，这为PMN-PT单晶在实际器件设计及应用中提供了一种新的思路。　　 沿[011]方向极化的三方相区域PMN-PT单晶，在[100]方向表现出极优异的横向伸缩性能，结合超声法和谐振法，首次表征了沿[011]方向极化的宏观呈现正交相PMN-0.29PT单晶的整套晶体参数，其中压电系数d31和机电耦合系数k31分别高达-1883 pC/N和94％，这为相关的理论计算和新结构器件设计提供了方便。　　 研究了PMN-PT单晶在双向强电场下工作的场致应变特性，得出三方相的PMN-0.29PT单晶的安全工作电场范围(～130 V/mm)，施加正向直流偏置电场后，相应的安全工作电场线性增加，这为大功率换能器的应用提供指导作用，并且发现掺杂1％mol Mn离子后的晶体的安全工作电场得到了明显的提高(～186 V/mm)，在较大功率应用中具有一定的优势。　　 研究了PMN-0.29PT单晶在低至液氮温度下的介电与压电性能，研究发现，在低于-150℃时极化后的晶体中观察到明显反常的介电性能的色散现象，低温下XRD结果显示无明显的相变发生，这可能是由于低温下缺陷对宏畴畴壁的钉扎造成的；另外，当温度降到-200℃时，横向压电系数d31降至室温下的一半左右(～800pC/N)，机电耦合系数k31变化幅度不大(～0.85)，即便如此，在相同低的温度下PMN-PT单晶的压电性能与传统的压电陶瓷相比仍具有很大优势。　　 为解决PMN-PT单晶在水声换能器、医用超声换能器中应用中存在的声阻抗比较大、介电常数比较高等问题，采用一种叠层的方法制备表征了PMN-PT/Epoxy1-3压电复合材料，对单晶材料进行了有效的改性，并且把厚度伸缩模式的机电耦合系数‰提高到80％，复合后的声阻抗和介电常数明显降低，更有利于进行声学匹配。　　 2.单晶变压器方面展开的工作：　　 基于压电方程和波动方程，推导了Rosen型压电变压器的分步参数形式的等效电路模型，并基于有限元理论，利用ANSYS软件，对Rosen型变压器进行了设计，制备出的单层Rosen型变压器开路升压比达到134，功率密度可达到20W/cm3以上，提高了同类型压电变压器的功率密度，在小体积上实现了较大功率的输出。另外，在单层变压器基础上，制备了多层的Rosen型变压器，带宽有明显的增加，并且工作模态更纯；利用发现的PMN-PT单晶的径向伸缩振动模式，设计了圆盘型的压电变压器，该变压器具有输出阻抗比较低的特点，振动模式也很纯。　　 利用制备出的单晶变压器，成功的驱动了冷阴极灯CCFL，效率达到95％以上；制备了基于压电/电流明复合的电致发光器件，利用单晶变压器有效的降低了电致发光材料的驱动电压：采用磁电复合材料与单晶变压器的复合，设计出目前为止最高磁电、反磁电系数的新型磁电复合结构，可应用到高性能磁电传感器、换能器中。