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随着现代电子科技产品更新换代速度的加快,电子产品的高效散热问题成为国内外许多科研人员的研究热点。鉴于传统的单相流体对流散热方法已无法满足电子产品越来越高的散热要求,以热管(Heat Pipe, HP)为典型例子的相变换热技术逐渐登上舞台。环路热管(Loop Heat Pipe, LHP)则是一种基于分离式热管技术而逐渐发展起来的新型热控技术。蒸发器是LHP最重要的部件,而其中的多孔毛细结构(毛细芯)又是蒸发器的核心组成部分,LHP蒸发器中的毛细芯既是提供工质循环动力的重要来源又是组织整个LHP系统内部传热传质过程高效稳定进行的最为关键的部位,LHP蒸发器中的毛细芯结构也因此被视为整个传热系统的心脏结构。本文从LHP蒸发器毛细结构的制备研究及性能改进入手,研究了毛细芯传热传质性能与LHP系统整体性能改善之间的关系。文章首先通过结合粉末冶金技术及多孔材料制备技术,研究出一种通过添加可溶性盐为造孔剂的烧结毛细芯制备技术,并分析造孔剂与毛细芯的孔隙率、孔径及其分布等结构参数之间的影响关系；然后,研究了毛细芯孔隙率、孔径及其分布与其毛细抽吸性能、热物性参数之间的关系。研究发现,采用溶盐造孔法成功制备出具有间隙孔和生成孔相互贯通的双孔隙形貌的LHP毛细芯；通过增加溶盐添加量可使毛细芯的孔隙率趋于线性增长,通过降低溶盐的粒度可获得孔径分布更为集中且平均孔径较小的毛细芯,使得毛细芯孔径正态分布曲线中的中值移向数值较小的一侧,但是毛细芯的开孔孔隙率基本不受可溶性盐颗粒粒度的影响；影响多孔毛细芯抽吸性能的不仅仅是孔隙率大小,孔径尺寸及其分布也是影响毛细抽吸性能的重要因素。其中孔隙率越大,孔径越小且分布越集中,毛细芯的毛细抽吸性能则越优异。另外,毛细芯的热物性不仅受孔隙率大小的影响,同样受孔径尺寸及其分布状态的影响。其中导热系数随孔隙率的增加而降低。相同孔隙率条件下,孔径较小且分布更加集中的毛细芯的导热系数值更小；毛细芯的热扩散率随着孔隙率的增加先增大后降低,随着孔径尺寸的减小以及分布状态更加集中,热扩散率则逐渐减小；毛细芯的干、湿状态同样影响其热物性参数,湿态毛细芯的导热系数值大于干态毛细芯所对应的数值,而热扩散率值所表现的规律则正好相反。通过分析LHP多孔毛细芯内部的热传导过程,研究了LHP毛细芯的材料特性与其各项关键性能参数的影响关系。一方面,本文成功地制备出高性能镍钛双孔隙毛细芯,分别研究了造孔剂添加量及钛粉添加量对毛细芯的孔隙结构参数、毛细抽吸性能及有效导热系数等关键性能指标的影响。结果表明,镍钛毛细芯不仅保留了烧结镍芯优秀的成孔能力、简单的烧结工艺以及良好的工质相容性等优点,同时实现了毛细芯导热系数的显著降低及其良好的可调节性。另一方面,成功研制出两种MAX相陶瓷多孔毛细芯(211系列的代表材料Ti2AlC和312系列的代表材料Ti3AlC2)并改进了其制备工艺。研究表明,原始粉末的选取及其粒度大小、造孔剂的选取、烧结模具的密封性、烧结参数的选取、溶盐处理工艺要求等诸多因素可直接或者间接地影响到MAX相陶瓷毛细芯的制备成功率。文章在后面的章节中进行了相关LHP系统性能测试分析实验并探讨毛细芯性能对LHP运行性能的影响关系。成功设计制备出一台新型MAX相陶瓷毛细芯圆柱型蒸发器LHP系统,分析其换热性能发现：与未添加任何造孔剂的MAX相陶瓷芯相比,添加NaCl进行溶盐造孔之后所得的双孔隙MAX相陶瓷毛细芯表现出更加优异的毛细抽吸性能、较高的渗透率值及孔隙率值。在相同加热功率条件下,选用未添加造孔剂的MAX相陶瓷芯(单孔隙)的LHP系统启动失败而选用添加30%NaCl造孔剂的MAX相陶瓷芯(双孔隙)的LHP系统则成功启动。为了避免对毛细芯进行二次加工而破坏其内部的多孔结构,本文开发了一种LHP毛细芯一体化烧结成型技术。通过采用该一体化成型技术并使用粒度不同的造孔剂制备出孔隙特征可控的双层复合结构毛细芯并分析研究了双层复合结构参数对其整体毛细抽吸性能的影响。综合考虑复合芯的导热系数布置、整体毛细抽吸性能和气体透过性等因素,选取内层小孔径分布而外层较大孔径分布(内、外层均为双孔隙结构)的双层复合毛细芯结构可最大程度地提升其整体性能。采用上述一体化成型技术得到双层复合毛细芯并组装LHP系统,测试分析其传热性能后发现：设计出的双层复合芯圆柱蒸发器LHP系统在定功率(20W)及变功率运行条件下(10W-15W-20W-25W-20W-15W-10W)的启动及运行性能表现良好。对双层复合毛细芯LHP系统运行过程中的温度波动现象进行分析发现：不同加热功率段的温度波动现象并不相同,温度波动的发生及其波动幅度与LHP蒸发器的热泄露有关。分析影响LHP系统换热性能的不同因素发现：在充液量不足(45%)、冷凝器冷凝温度较高以及低功率运行(5W)条件下的LHP系统的启动及运行性能均表现不佳。