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能源和信息是现代文明最重要的两大支柱，而目前化石燃料的日益匮乏和能源使用过程中对地球环境造成的污染，严重的制约了人类的发展并威胁着人们的生命健康，追求能源的低碳无污染和可持续利用成为各国关注的重点。然而现在的生产生活中，能源的利用效率较低，大部分能量都以热辐射的形式散失。
热电材料是一种能够实现热能和电能之间相互耦合转换的材料。与传统材料相比，有着无机械部件、零运动磨损、超静无噪、绿色无污染等众多优点。在发电领域，热电材料能够直接的实现从热量输入到电力输出的过程，可为精密的在轨卫星、空间探索器、核动力军舰及人造心脏等提供稳定而持久的动力供应，也可为工业废热回收及汽车余热利用等提供可靠的解决方案。在制冷领域，热电设备不需要大型高功率的机械电机，因而体积和能耗极小，广泛的运用于车载冰箱、芯片制冷、仪器降温等多个方面。
目前应用最为成熟的室温热电材料是碲铋合金，这是一种层状化合物，因而具有各项异性的物理性质。传统工业方法制备的碲化铋晶锭，热电表现不高，ZT长期徘徊在1附近，且器件的机械强度较低，长时间工作后容易出现性能下降甚至是物理损伤的现象。
针对上述问题，本文采用高能球磨配合快速热压烧结的方法探索了p型碲铋热电材料的最佳工艺，以从工艺优化方面获得更好的热电性能。实验表明，高能球磨一方面能有效的降低晶粒尺寸，增大材料对声学声子的散射，降低材料热导;另一方面能实现材料粉末的机械化合金过程，提高合金质量，减少热压时间。快速热压烧结使粉料烧结与材料成型同时进行，增大了材料的致密性，提高了材料的电学性能;最大程度的保留了晶粒的纳米尺度，维持了产品低热导率的特性。通过不断的工艺摸索，组分为Bi0.45Sb1.55Te3.02的样品获得了最高的热电优值，90℃时ZT峰值为1.30，高出目前工业产品达30％左右。
针对碲铋材料长时间应用出现的热疲劳问题，本文探究了制备工艺对p型热电材料的热稳定性的影响。实验前，对样品进行了石墨涂覆以隔绝空气，在高于材料的正常工作温度的环境下，对不同工艺参数的样品进行了相同程度的热疲劳处理。实验结果表明，球磨时间越长材料的热学热稳定性越高，热压温度越高材料的电学热稳定性越高。因此在兼顾性能的情况下，延长磨球时间和升高烧结温度有利于延长p型碲铋热电合金的使用寿命，提高组件长期工作的稳定性和可靠性。