由于世界人口、经济和工业生产的快速增长，人类一直在通过燃烧越来越多的化石燃料来满足日益增长的电力需求。而工业生产与化石能源燃烧发电的过程中大量的热量损耗以废热的形式释放到大气中，如何使废热转化为可利用的清洁能源成为了人类关注的话题[1]。另一方面，电子产业的发展对微小、精确、可控、低震动低噪音的新制冷器件提出了需求，这是传统的制冷方式所不能满足的。

热电材料是一种可以直接进行热能与电能之间的转化的材料，具有无污染、寿命长、可靠体积小、噪音低、无机械传动等优点。这些优点使得热电材料在深空探测器、航天探测器、工业余热回收利用、太阳能高效光热-热电复合发电[2]与精密器件微区制冷等领域发挥着作用。然而热电材料也有其固有的缺陷，如热电转化效率低、使用范围窄、成本高等。如何提高其热电性能是热电材料研究的重点。

当下，提升材料的热电性能的方法集中在两方面，一方面是通过能带工程来最大化其功率因数，另一方面是通过纳米复合的手段来增强其声子散射以降低其热导率[3][4]。传统的降低热导率的方式有其局限性，而非晶材料有着较低的热导率[5][6]，此外非晶材料还有着较高的Seebeck系数与良好的机械性能。

目前对于非晶热电材料尚缺乏系统性的研究。国外A.P. Gonc-alves等人对碲基半导体热电材料进行了研究，ZT值达到了0.2[7]，他们还发现通过适当的热处理在原位生成纳米晶会使热电性能得到改善[7][8]。Pierre Lucas的课题组使用熔融淬火法与退火工艺制备Cu-As-Te-Se体系的非晶材料，理论最高ZT值达到了1.2，但实际的最低值仅有0.4左右[4]。国内对此的研究较少，Tan、Zhou等人使用磁控溅射沉积法制备的Zr-Ni-Sn薄膜的ZT值可达0.57[9]；在Zhang的研究中，经由退火工艺处理而产生纳米晶的Ga2Te3-SnTe体系材料在480K下ZT值达到了0.36[10]。

然而非晶材料本身的电输运性能较差，导致了较低的功率因数，这也是制约其热电性能提升的关键因素。要提高其功率因数需要它具有半导体特性[7]。研究表明，在块体非晶材料中复合纳米颗粒的方式或许可以使其具有半导体特性[11]。

本研究将通过电弧熔炼与放电等离子体烧结技术[12]来制备块体非晶合金。探索烧结参数对其结构与热电性能的影响，并通过纳米颗粒复合的方式来制备具有半导体特性的块体非晶合金。通过XRD、FESEM、EPMA结构表征测试与热电性能测试来研究其热电输运特性。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

探索合适的块体非晶合金配方，制备块体非晶热电材料。研究不同的烧结参数对材料的微观结构与热电输运性能的影响。研究块体非晶热电材料微观结构与其电输运特性的关联。研究纳米颗粒复合对其微观结构与热电性能的影响，探索不同的复合比例对热电性能的影响。

2.2 研究目标

1、确定合适的配方，得到最佳制备工艺，制备块体非晶合金；