基于塞贝克（Seebeck）效应和帕尔贴（Peltier）效应,热电器件可以进行热能和电能的相互转换。相比于其他能源转换装置,其具有无噪声、无运动部件、持续供电等特点。再者,与传统空调制冷技术相比,其具有便携且无需制冷剂等优势;与被动式辐射制冷技术相比,其可有效保持人体正常体温,不受环境温度和湿度的影响。人体是稳定的热源,而纺织品是人体与环境交互的直接介质。因此,将热电材料与纺织技术相结合制备可穿着的热电织物,有望实现人体废热收集及周身微环境的温度调节。但如何设计并制备具有良好的穿着舒适性及耐久性、高热电输出性能的热电织物仍然具有较大的挑战,相关领域的基础科学问题有待解决。本论文研究了基于有机热电材料的（有机基）热电纱线的热电性能,并对其进行了调控;采用有限元模拟与实验相结合的方法,探索了基于有机基热电纱线的三维热电织物内的传热机制;根据有限元模拟结果、加工工艺难易程度及可穿着舒适性,织造了三维有机基热电织物,并对其在可穿戴及自供电传感领域内的应用做了初步表征;利用有限元模拟与实验相结合的手段探索了基于无机热电材料的（无机基）热电线材的增强增韧机理;研究了无机基热电织物内的传热机制及其对热电输出性能的影响,并对其在利用人体发电及人体体温调节方面进行了初步应用。具体如下:（1）在第二章中,为了制备热电性能优异的有机基热电材料,主要调控了碳纳米管纱线（CNTY）的热电性能并研究了载流子的输运机理。首先,利用聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）与CNTY,通过浸涂法制备了p型PEDOT:PSS/CNTY,其Seebeck系数为70.1μV/K、电导率为1043.5S/cm、热电功率因子为512.8μW/（m·K~2）,相较于纯CNTY（246.1μW/（m·K~2））提高了108%。其热电功率因子的提高,一方面归因于复合纱线中PEDOT:PSS浸润CNTY形成的紧密结构导致了纱线更小的直径,提高了CNTY中的载流子迁移率,从而提高了电导率;另一方面为CNT对PEDOT:PSS的分子链取向产生了模版效应,使得PEDOT:PSS分子链段在CNT表面规则排列取向,有利于提高其Seebeck系数。再者,以聚乙烯亚胺（PEI）为n型掺杂剂,系统研究了PEI浓度对CNTY（PEI/CNTY）热电性能的影响。由于PEI分子中存在大量的氨基,因此其具有较强的给电子能力。将CNTY浸泡到PEI溶液中,PEI分子将会物理吸附到CNTY表面并对CNTY注入电子,促使CNTY的费米能级（EF）向真空能级方向移动,从而实现了CNTY的n型掺杂。当PEI浓度为5.96 wt%时,PEI/CNTY复合热电纱线获得最高的热电性能。此时,其Seebeck系数为-68.7μV/K、电导率为1408.3 S/cm、热电功率因子为667.8μW/（m·K~2）。基于上述研究结果,采用交替浸涂法制备了十米长的热电臂与电极周期排列的有机基柔性分段式热电纱线。（2）在第三章中,较为系统地探索了不同织物参数（织物组织结构及厚度）对热电织物传热机制的影响。采用有限元模拟的方法建立了具有不同织物组织结构及厚度的热电织物,结合实验表征研究了其在自然对流条件下的热电输出性能。研究表明,织物组织结构对热电织物的热电输出性能有显著影响。当其他参数相同时,叠层针织物的热电输出性能最好,其次是经编间隔织物,叠层机织物的热电输出性能最差。在三种组织结构的织物中,叠层针织物中纱线弯曲成圈并相互串套,降低了纱线间的热传导,同时还保留了较多的静止空气,因此其热阻最大,输出电压最大;经编间隔织物内部虽也有较多的静止空气,但间隔纱排列较为规整且与传热方向一致,因此其热阻和输出电压较叠层针织物小;而叠层机织物纱线排列规则紧密,其内部保留的静止空气也最少,因此其热传导较为严重,热阻最小,输出电压最小。再者,织物厚度对热电织物的热电输出性能也具有显著影响。当其他参数都相同时,织物厚度越大,其热电输出性能越好。当织物厚度较大时,其内部会锁住更多的静止空气从而导致热阻变大,因此整个热电织物的热阻也会增加。故自然对流条件下其建立的温差变大,输出电压增大。热电织物内的传热机制的研究成果,为设计具有高热电输出功率的热电织物提供了理论支撑。（3）在第三章和第四章中,综合考虑有限元模拟结果及实际加工工艺的难易程度,采用传统刺绣工艺将所制备的有机基分段式热电纱线织入经编间隔织物中,制备了可在厚度方向利用温差发电的三维热电织物。其可以任意弯曲、扭曲和压缩,表现出较好的柔性和皮肤贴合性。在温差为47.5 K时,有机基热电织物可以输出～402μA的短路电流、520.9 V/m~2的电压密度、51.5 m W/m~2的最大输出功率密度。热电纱线的引入对经编间隔织物基底的热舒适性影响较小,其透气率、热阻、导热系数、克罗值及绝热率变化均在10%以内。所制备的热电织物可以为多种可穿戴电子器件持续供电。最后,采用工业化针织工艺,初步探索了热电织物的批量化制备。此外,还演示了有机基热电织物在柔性无源式温度和压力传感方面的应用。在0-8.8 k Pa压强范围内,其温度灵敏度为0.87m V/K;温差为5.0 K,压强在0-1.2 k Pa范围内时,其压力灵敏度为0.312 k Pa-1。（4）在第五章中,为了提高脆性无机热电材料的力学结构稳定性,探究了无机碲化铋（Bi2Te3）基热电材料的增强增韧机理。结合冷压及超高温快速烧结的后处理策略,以聚酰亚胺（PI）丝束为芯材,利用石墨模具将Bi2Te3基热电材料复合到PI丝束上,进而包裹聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性层,制备了具有三元同轴结构的无机基分段式柔性串珠状热电线材。在温度约为360 K时,所制备的热电线材中的p型和n型热电单元的热电优值（z T值）分别约为1.0和1.2。再者,利用有限元模拟和实验相结合的方法,研究了无机基分段式柔性串珠状热电线材在三点弯曲载荷作用下的力学及电学稳定性,探究了PI长丝和PDMS对Bi2Te3基热电材料的增强增韧机制。实验结果表明,所施加的机械能可被PDMS封装层的变形、热电块体的变形与裂纹扩展以及热电块体与PI丝束之间的界面脱粘吸收。有限元模拟结果表明,在三点弯曲载荷作用下,PI长丝及PDMS对Bi2Te3基热电材料的裂纹扩展具有阻碍作用。其中,PI丝束主要是改变裂纹扩展方向,实现增韧效果;而PDMS则是通过降低裂纹开口位移实现增强效果。因此,热电线材的服役寿命得到了延长。（5）在第六章中,研究了无机基热电织物内的传热机制及其对热电输出性能的影响。在包含多元材料的无机基热电织物中,各材料与热电臂之间为热并联关系,热传导过程较为复杂。采用有限元模拟的方法建立了包含多元材料的热电织物,模拟了其在自然对流条件下的电压输出及固态制冷效果,并采用实验手段验证了模拟结果的准确性。有限元模拟结果表明,在热电材料热电性能一定的情况下,提高热电织物中非热电组成部分的等效热阻可以提高其热电输出性能和制冷效果。结合有限元模拟结果,将所制备的无机基分段式柔性串珠状热电线材织造成柔性的三维无机基热电织物。在温差为25 K、外接电阻R为30.1Ω时,其最大功率密度达0.58 W/m~2（ΔT=80 K时,预测功率密度为6.06W/m~2）。同时,首次报道了无机热电织物的固态制冷效应。当环境温度为26.3oC,输入电流为140 m A时,冷端温度降低了3.1 K。