将能源（如化石能源、太阳能等）转化成可为社会生产和生活提供动力的热能,是其使用最重要的方式之一。据统计约90%的能源使用涉及到热能的产生与操控。从化石燃料发电,到废热回收利用、建筑物供暖,再到动力电池热管理、微电子器件散热等,皆离不开热量的产生与传输。因此,控制热量按需、有序传输,以及对工业和日常生活中产生的废热以及太阳能等能源的高效储存与再利用,不仅可以显著地提高能源利用率,也可以解决能源供给的时间或地域不平衡等问题,这对于实现节能减排及可持续发展均具有显著的意义。铁掺杂六角硫化镍（Ni1-xFexS）是典型一级相变材料,相变潜热巨大。随着温度增加,材料从反铁磁非金属相转变为高温金属相,并且伴随着晶格、电子和自旋等多自由度的陡变。这种多自由度的耦合,使其具有丰富的功能属性,如金属绝缘体转变和压卡效应等。本论文以Ni1-xFexS（x≤0.2）为研究对象,对其热功能属性进行了较为系统地探索和研究,发现了一级相变处热导率跳变效应,结合理论计算阐明了其物理图像;利用该效应构建了具有优异热整流效应的热二极管;探讨了其相变处大相变潜热在储热领域的应用潜力。这些工作为认识一级相变材料的相变机理及开发新型固态热管理材料与器件提供了借鉴与参考。本论文的主要内容如下:1.发现了 Ni1-xFexS的热导率跳变效应,并揭示了其物理起源。研究发现Ni1-xFexS在相变附近的热导率在40 K的驱动温度下变化率（△κ/κ0）最高可达200%,是目前固态相变材料中的最优值。基于密度泛函理论的计算结果,阐明了高温顺磁金属相的电子热导率远远高于低温反铁磁相。对其声子谱分析发现,当体系从反铁磁相转变为顺磁相时,光学声子模的频率增加,而声学模频率降低,两者对于热导率贡献相抵消,故相变前后声子热导率变化较小。此外,通过与延展性金属Ag复合的方式克服了材料自身脆性,显著地改善了材料的脆性和热循环稳定性,为其实际应用奠定了基础。2.构建了 Ni0.85Fe0.15S/Al2O3热二极管,研究了其热整流效应。结果表明,当冷端温度为250 K时,该热二极管在97 K的温度偏置下达到的最大热整流系数为1.51,其性能高于目前已知同类型的固态热二极管,同时发现了其热整流效应与冷端温度有强烈的依赖关系。结合理论模拟,系统地阐明了构成热二极管的两种材料（Ni0.85Fe0.15S、Al2O3）的长度比、冷端温度以及相变材料的相变的陡峭程度等因素对于热整流性能的影响,为设计新型固态热二极管提供了理论参考。3.研究了 Ni1-xFexS的相变储热性能。结果表明,Ni1-xFexS的相变温度随着Fe含量增加而升高,而相变潜热则先增加后减小,在x=0.125时相变潜热达到最大值（109.23 Jcm-3）。此外,该系列材料的热导率约为13 WK-1m-1,远高于传统的固-液相变储热材料。同时,该材料具有较大的密度（5.5 gcm-3）。综合这些优势因素,此类材料的相变储热品质因子远高于传统相变储热材料,意味着其作为相变储热材料具有更快的换热效率与更高的单位储热密度。