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本论文首先用固相反应分别制备了NixCo4-xSb12(x=0.1，0.2，0.4)和BayNixCo4-xSb12(y=0.16～0.35，x=0.1～1.0)，用放电等离子烧结制成致密的块体材料。在对均质材料Bi2Te3和BayNixCo4-xSb12热电传输特性研究的基础上，对梯度结构热电材料Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12的界面温度进行了优化，对梯度结构热电材料当中均质材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12的长度进行了优化设计。通过两步放电等离子烧结的方法制备出了梯度结构热电材料Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12；研究了梯度结构n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料的热电性能。
获得的主要研究结果如下：
1.对NixCo4-xSb12(x=0.1，0.2，0.4)的热电性能及传输性能进行优化，其中Ni0.4Co3.6Sb12试样在800K时性能优值ZT值达到最大0.48。
2.对BayNixCo4-xSb12(y=0～0.4，x=0.1～1.0)的热电性能及传输性能进行优化，其中Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12试样在800K时性能优值ZT值达到最大0.56。
3.根据两种均质材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电性能优值与温度的关系，对梯度结构n-Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料界面温度进行了优化，得出梯度结构Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料最佳的界面温度约为630K。
4.以两种均质材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12的导热特性为依据，对在宽温域内使用的梯度结构Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料中均质材料的长度进行了理论设计，得出在300K～800K的温度范围内，均质材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12最佳的长度比为5.5：10。
5.在以Pd作为界面材料和不用界面材料的情况下，采用两步放电等离子烧结方法制备出了梯度结构Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料。SEM的分析结果表明：n-Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12梯度结构在界面处结合良好，扩散现象不严重，而n-Bi2Te3/Pd/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12梯度结构在界面处结合不理想，说明所选界面材料不是最佳材料。
6.建立模型计算了梯度结构n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料的内阻、平均Seebeck系数、输出功率等，结果表明：在较宽的温度范围内，相比较于均质材料Bi2Te3和Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12，梯度结构n型Bi2Te3/Ba0.35Ni0.1Co3.9Sb12热电材料具有较高的平均Seebeck系数。在外界负载为0.1Ω时，梯度结构热电材料的输出功率约为22mW，大约是均质材料Ba0.35Ni0.iCo3.9Sb12在相同条件下功率输出12mW的1.8倍。