热电效应能直接实现热能与电能之间的相互转化,转换过程中不会产生额外物质,是一种环境友好型的能源形式。其中,热电制冷是热电效应最重要的应用之一,相比于传统压缩机的制冷方式,热电制冷具有体积可调节、环境污染小、温度可精确控制等优点。然而,目前唯一实现工业化的热电制冷材料只有碲化铋,这在一定程度上限制了热电制冷行业的发展。锑化镁作为一种中低温z T较高的新型热电材料,由于它在制备成本、热电性能以及提升潜力等方面的优势,近些年来受到了热电领域的广泛关注,甚至被热电领域公认为是最具有潜力替代碲化铋的热电材料之一。考虑到锑化镁材料体系的实用价值与较高的可行性,我们从制备了高室温z T的锑化镁材料、探索了适合于锑化镁材料的电极材料与电极工艺、优化了锑化镁器件的性能。具体的工作如下:1、首先,在Mn掺杂的基础上,通过调整烧结温度、烧结时间以及提高过量Mg的比例等方法,我们利用高能球磨法与放电等离子烧结系统（SPS）成功制备了室温z T为0.7的N型锑化镁材料;2、初步探索了适合于锑化镁体系的电极材料与电极工艺,找到了用Mg₂Cu作过渡层,Cu作电极层一种较合适的选择,在一定烧结温度范围内,可以通过SPS制备出界面结合强度较高,接触电阻较小的电极;3、根据热电器件的理想模型,我们设计了较为实用的热电器件模拟程序,模拟程序可以根据测试的塞贝克系数、电阻率以及热导率的变温数据来拟合出一定温度范围内的数据,以此可以计算出温差与电流的依赖关系,同时还可以计算出最优热电臂高度与截面积等。我们利用SPS制备的N型锑化镁搭配商用P型碲化铋组成的制冷器件,在优化热电臂尺寸后,计算了其能产生的最大制冷温差,结果显示可以达到67K;4、我们测试了SPS制备的电极结合强度,拉力可以达到5Mpa以上,这使得我们成功制备出了商业规格的锑化镁基制冷器件;5、我们着重地分析了锑化镁基制冷器件的制冷温差数据,结果基本达到了理论预期。其中,制冷温差55K左右的器件具有较高的重复性,有部分器件的制冷温差能达到60K。但是,器件温差仍有一定的波动性,这说明器件的重复性仍需加强。我们还分析了器件温差重复性与电极均匀性、材料均匀性之间的关系,并以此分析了Mg挥发对于材料性能的影响,为进一步提高材料均匀性与重复性提供了经验。