热电材料是一种可以直接实现热能和电能相互转换的功能材料,在利用太阳能发电、工业废热回收和热电制冷等领域具有广阔的应用前景。方钴矿材料具有较高的功率因子,被认为是最具应用前景的中温热电材料之一,但是较高的热导率制约了方钴矿材料的应用。如何降低方钴矿材料的热导率,提升其热电性能,是目前国内外研究的热点。另外,热电材料在服役时通常要承受高温荷载、大温差循环荷载以及交变机械荷载,因此,在以各种方法提升方钴矿材料热电性能的同时,还应考虑这些方法对方钴矿材料力学性能的影响。本论文以Te掺杂方钴矿热电材料Co₄Sb_11.5Te_0.5为研究对象,采取晶粒细化结合纳米复合和引入微纳孔隙这两种策略,以期进一步降低Co₄Sb_11.5Te_0.5材料的热导率,提高其ZT值,同时研究了这两种方法对Co₄Sb_11.5Te_0.5材料力学性能的影响。论文的主要内容及结论如下:（1）提出了晶粒细化结合纳米复合降低方钴矿材料热导率的方法,采用固相反应、高能球磨结合放电等离子烧结（SPS）制备了纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5/1 vol%TiN（20 nm）样品,研究发现,由于方钴矿晶粒尺寸降低以及纳米TiN颗粒的引入大幅增加了样品的晶界密度,纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5/1 vol%TiN样品的室温热导率降低至2.34 Wm^-1K^-1,与微米Co₄Sb_11.5Te_0.5样品相比降低了53%。纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5/1 vol%TiN样品的ZT值与微米Co₄Sb_11.5Te_0.5样品相比增加了18.9%;另外,纳米TiN颗粒的引入对保持纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5材料的结构和热电性能的热稳定性具有积极作用。然而,纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5/1 vol%TiN样品的抗弯强度较差,与微米Co₄Sb_11.5Te_0.5样品相比降低了24.2%,但是断裂韧性比微米Co₄Sb_11.5Te_0.5样品高17.9%。（2）尝试了一种新型造孔工艺,采用固相反应、高能球磨结合SPS制备了同质复合材料:微米Co₄Sb_11.5Te_0.5/10 vol%纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5（命名为N10）,并将N10样品退火100 h,利用纳米Co₄Sb_11.5Te_0.5颗粒在退火过程中的晶界移动,得到了具有稳定微纳孔结构的方钴矿样品（命名为N10-A100）。由于微纳孔隙对平均自由程与孔径尺寸相当的声子产生较强的散射,N10-A100样品的室温热导率大幅降低,ZT值在800 K达到1.2,与微米Co₄Sb_11.5Te_0.5提升了33.7%。将N10-A100样品继续退火100 h,N10-A100样品的热电性能表现出良好的热稳定性。然而,与微米Co₄Sb_11.5Te_0.5相比,N10-A100样品的抗弯强度降低了21.9%,但是断裂韧性提高了7%。为了优化含微纳孔方钴矿材料的力学性能,在上述同质复合材料中掺入1 vol%SiC晶须（命名为N10/SiC_w）,对N10/SiC_w退火100小时后,样品的抗弯强度和断裂韧性比N10-A100样品分别高26%和21.6%。