热电材料作为一种能够实现热能和电能直接相互转换的新能源材料，受到越来越多的关注。Mg2Si基热电材料由于其原料来源广泛、成本经济、无毒和具有较高的热电性能等特点，一直是国内和国际的研究热点，具有很好的工业化应用前景。但是热电材料在服役过程中要遭受循环温度变化和循环热应力的作用，其热力学性质和力学性能是保证材料服役行为的重要指标。所以研究其热力学性质和力学性能对热电器件的设计和可靠性评价具有重要意义。本文拟采用分子动力学方法，以研究单晶Mg2Si热电材料热力学性质和基本力学性能为目标，开展了一系列的研究工作。由于原子间相互作用势是分子动力学分析的基础问题，论文首先根据Mg2Si晶体结构特征和成键形式，研究并建立了能够合理描述Mg2Si化合物原子间相互作用的多体作用势模型。然后采用分子动力学方法对Mg2Si的结构参数、弹性性质、热膨胀系数、热容和热导等性质进行计算，并和已有的实验和第一性原理值对比，验证作用势的可靠性。采用所建立的多体作用势，进行了理想结构的Mg2Si热电材料基本力学性能的分子动力学研究。首先模拟了常温下单晶块体Mg2Si的单轴拉伸变形过程，根据应力—应变曲线和原子构型演化分析，获得了单晶块体Mg2Si的基本力学性能，然后又具体探讨了温度和应变率因素对其力学行为影响的一般规律。同时，论文也模拟了不同结构尺度(块体、纳米膜、纳米线)下的Mg2Si热电材料的单轴拉伸变形过程，探讨了结构维数变化对材料基本力学性能的影响。由于Mg2Si中的Mg原子活性很高并极易挥发从而导致晶体结构中的Mg缺位，而Mg缺位对材料性能的影响难以通过实验方法进行定量研究，论文通过分子动力学模拟研究了Mg原子缺位对Mg2Si热电材料的晶格热导率和基本力学性能的影响。假设缺位的Mg原子为随机分布，采用非平衡态分子动力学方法对缺位模型进行热传导模拟，获得了不同缺位率下的单晶块体Mg2Si的晶格热导率的变化规律。同时模拟了单晶块体Mg2Si在不同缺位率情况下的单轴拉伸过程，获得了缺位对Mg2Si热电材料基本力学性能的影响规律。结果表明，缺位会使单晶块体Mg2Si的晶格热导率大幅度降低，但同时也在一定程度上降低了其极限强度值。理论和实验研究表明，在材料中引入纳米尺度微孔有可能显著降低材料的热导率，本文通过对含纳米孔洞的单晶块体Mg2Si热电材料进行分子动力学模拟，系统研究并揭示了纳米尺度微孔的存在对材料晶格热导率和基本力学性能的影响规律。结果表明，在孔洞均匀分布的条件下，引入纳米尺度微孔是降低该材料晶格热导率的有效途径，而且增大孔径和增加孔隙率会使这种效果更加显著。增加孔隙率则会降低材料的杨氏模量。含孔隙率一定情况下，减小孔径能提高材料的弹性模量和极限强度。