随着人类社会的发展，全球人口与经济规模的不断增长，煤炭、石油、天然气等传统能源的需求不断增加，但化石能源的储量却在逐年减少，面临枯竭，供需矛盾日益突出。此外，大量的化石能源的开采利用导致环境污染以及温室效应的加剧，严重地威胁了人类的生存以及可持续发展。因此，发展环境友好型的新能源和可再生的能源，在此基础上取代传统的化石能源已经成为了全球能源发展的主要趋势。

热电材料是一种可以实现热能与电能直接转换的新能源材料，在工业余热、汽车尾气废热回收利用、下一代集成电路高效制冷和太阳能全光谱发电领域具有重要和广泛的应用^[1]。用热电材料制作而成的热电器件是一种全固态的能源转换装置，具备其他能源转换装置所没有的众多的优点，如体积小、结构简单、无噪音、可靠性高、寿命长、环境友好和适用温度广等^[2.3],有望应用在太阳能、工业余热、汽车尾气等^[4]大量存在的热源处。早在上个世纪的60年代，美国就用热电器件将小型的核反应堆和放射性同位素反应产生的热量转换成为电能技术应用于深空的探测领域^[4]；日本学者以人体和环境之间的温差为热源，利用热电材料制作成了世界上第一块环保又方便的温差发电手表；国内外的一些大型汽车企业和知名研究所都在研究如何利用汽车尾气的废热来发电，变废为宝。

高性能的热电材料要求同时具有高的seebeck系数、高的电导率和低的热导率。为了优化热运输性能，各种增强声子散射的声子工程方法^[2]都被相继被应用于降低晶格热导率。自本世纪开始以来，纳米复合热电材料取得了一系列的重要进展^[3]，已经成为了发展新型高性能热电材料的一个重要的研究方向。这些重要的进展主要是通过在纳米-介观层次尺度上设计界面结构或者构建全尺度异质结构增强声子散射，进而降低晶格热导率。

近来，通过在热电材料中加入磁性纳米粒子显著提高了材料的热电性能^[5,6]，这也改变了以往人们认为热电材料中不能掺入磁性物质的概念。目前，热电磁复合材料已经成为热电材料中一个极具潜力的方向。利用热激发带电粒子在磁场中运动受到洛伦兹力作用的规律将磁性纳米粒子引入到热电材料中，在热激发带电粒子运动路径上建立纳米尺度的微磁场，引入改变电子、声子运输的磁性散射中心，利用带电粒子在磁场中运动会在垂直运动方向收到洛伦兹力FL作用的电磁场经典理论，带电载流子会被限定做圆周运动或者螺旋运动。文献中提出采用纳米化的方法将硬磁纳米粒子的居里温度调控至热电材料本征激发温度的附近，利用硬磁纳米粒子由铁磁向顺磁磁性相变抑制本征激发状态下热电材料的性能劣化问题。

研究报道发现^[7,8]，非晶合金Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉是专门用来退火晶化转变为纳米材料的非晶合金，它在退火晶化后具有较低的矫顽力，较大的磁导率和磁通密度，是当前备受关注的纳米磁性材料。自从80年代后期 Yoshizawa 等人报道FeCuNbSiB 非晶合金经晶化处理而制得纳米晶材料以来,关于这种非晶合金的纳米晶化机制和结构的研究十分活跃。Cu 实际上在 Fe 中是不溶解的,它促进纳米晶粒成核; Nb 的添加使剩余非晶相稳定并阻止晶粒生长^[6]。

本课题通过对磁性非晶材料Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉进行退火处理以获得磁性纳米晶材料，得到不同退火温度、退火时间对材料纳米结构、磁性能和热电性能的影响规律，阐明样品的结构、磁性能以及热电输运性能之间的关系，并进一步探索热电磁之间的耦合机制。这对热电磁复合材料以及热电磁耦合机制的进一步发展具有重要意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

研究内容：通过对磁性非晶材料Fe_73.5Cu₁Nb₃Si_13.5B₉ 进行退火处理以获得磁性纳米晶材料，研究不同退火温度、退火时间对材料纳米结构、磁性能和热电性能的影响规律，研究样品的结构、磁性能以及热电输运性能之间的关系，并进一步探索热电磁之间的耦合机制。

2.2 研究目标