近年来，由于对环保意识的增强和对传统能源观念的转变，寻求高效率、无污染的能量转换方式已成为全球能源科学家急需解决的热点问题之一。热电材料是一种环境友好型的新能源材料，通过seebeck效应和peltier效应可以实现热能和电能之间的直接转换，因此热电材料的研究和发展在能源节约和环境保护等可持续发展战略中具有重要的意义^[1-4]。mg₂si属于立方晶系，具有反萤石结构，其空间群为fm3m。mg₂si基半导体得到人们越来越多的关注，主要基于以下两点原因：首先，它是一种窄带隙n型半导体，具有较高的电子有效质量和空穴有效质量；同时，电子迁移率明显高于空穴迁移率。一般来说，载流子有效质量和载流子迁移率均较高的材料，有潜力获得优异的电性能；其次，mg₂si具有较低的密度、高比强度、耐中高温的优异性能，而且其原料来源丰富，地层蕴藏量大，价格低廉，并且无重金属等有毒材料，是一种环保型半导体材料^[5]。

热电材料的能量转化效率取决于材料的热电优值（zt值），，其中、、和分别为seebeck系数、电导率、绝对温度和热导率。迄今为止，人们一直致力于通过各种手段来提高材料的zt值，以期达到最优的热电转换效率。

然而以热电材料模块组成的器件在服役过程中会承受高温度梯度的内部热荷载、不规律的外部震动荷载等，因此，一个服役性能良好的热电材料既需要具备优异的热电性能又需要具备良好的力学性能^[6]。但mg₂si基热电材料是一种典型的脆性材料，其断裂韧性小于1mpam^{1/2 [7]}、弯曲强度只有大约80mpa ^[8]。近年来，研究表明在镁硅基材料中引入纳米相可以明显提升其力学性能，gwansik^[9]制备了单层氧化石墨烯复合mg_1.96al_0.04si_0.97bi_0.03热电材料。在裂纹扩展，裂纹桥接和拔出机制的协同作用下，当氧化石墨烯含量为3vol%时复合材料断裂韧性可达到1.88mpa m^1/2。gwansik采用金属纳米颗粒复合mg_1.96a_l0.04si_0.97bi_0.03热电材料，使得纳米颗粒均匀分布在基体晶界处。当添加0.6vol%的al纳米颗粒时，由于晶界处al纳米颗粒干扰裂纹扩展，其断裂韧性与纯mg_1.96a_l0.04si_0.97bi_0.03相比提高约35%^[10]。而当复合含量为2.4vol%的sn纳米颗粒时，其断裂韧性较原始样品提高了约48%^[11]。inoue^[12]采用等离子体活化烧结法制备了纳米sic颗粒复合mg₂si热电材料，并对其断裂韧性进行测试。研究发现，在纯mg₂si试样中，裂纹在晶粒中传播，裂纹路径相对较直。而复合纳米sic颗粒的试样中，裂纹路径更加曲折。此外，在复合纳米sic颗粒的材料中还观察到裂纹桥接现象。相比于纯mg₂si材料，晶内复合纳米sic颗粒的mg₂si材料断裂韧性提高了60%。

2. 研究的基本内容与方案

1、研究内容：

3. 研究计划与安排

1-2周：查阅有关mg₂si基热电材料文献、整理文献。

4. 参考文献（12篇以上）