热电材料是热电发电系统的重要组成部分,一般在因太阳光光照强度日夜交替而周期变化的环境中工作,由此产生的循环热载荷和循环机械载荷不仅会导致热电材料热电性能的下降,而且会严重影响热电材料工作的稳定性和可靠性,更有甚者还会引起热电材料失效而不能继续工作。因此,开发高效热电发电系统不仅要求用来制备热电器件的热电材料具有优越的热电转换性能,而且要求热电材料在服役环境下具备稳定可靠的力学性能。研究热电材料的基本力学性能以及服役环境对其力学性能的影响对开发高效热电发电系统具有十分重要的理论指导意义。本文采用分子动力学方法和大规模分子动力学并行模拟器LAMMPS研究了方钴矿热电材料CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸力学性能及服役环境对其力学性能的影响,主要研究内容如下:1、建立了CoSb₃晶体模型,选取Morse势函数描述热电材料原子间相互作用,模拟了CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸过程,并模拟了不同拉伸应变率和工作温度下纳米晶体的拉伸问题,得出了其应力应变曲线关系,分析了应变率和工作温度对热电材料力学性能的影响。2、进行了循环热荷载作用下的COSb₃单晶块体和单晶薄膜的分子动力学模拟以及拉伸压缩循环机械荷载作用下CoSb₃单晶块体的分子动力学模拟,探索服役环境下循环荷载对热电材料力学性能的影响。3、在CoSb₃晶体模型中删除一定数量的Sb原子,从而引入原子空位,模拟了不同的空位浓度的CoSb₃单晶块体和单晶薄膜的拉伸问题,对比研究了有无空位及不同空位浓度对热电材料力学性能的影响。