环路热管(Loop Heat Pipe,LHP)是一种高效的两相换热装置,因其独特的结构和性能优势逐渐成为高热流密度电子元器件散热的前沿技术。而随着环路热管的小型化发展,环路热管的热泄漏问题逐渐受到研究者们的重视。毛细芯是影响环路热管换热性能的关键部件,提供了蒸发换热表面和工质循环的驱动力。毛细芯连接蒸发器和补偿器,其有效导热系数的分布是决定环路热管热泄漏问题的关键因素。为降低通过毛细芯向补偿器的热泄漏,本论文基于平板型环路热管,研制了沿工质流动方向有效导热系数递变的功能梯度毛细芯,通过实验方法研究了毛细芯有效导热系数递变对毛细芯和环路热管性能的影响。主要研究内容包括:1.设计制备了一批沿工质流动方向有效导热系数递变的一体化功能梯度毛细芯,调整不同有效导热系数毛细芯层的厚度比,探索了以镍(Ni)和聚四氟乙烯(PTFE)为材料的毛细芯烧结工艺;2.对功能梯度毛细芯进行了基本参数和性能参数的实验表征。采用浸泡介质法测定了毛细芯的孔隙率均在48.64%左右;使用扫描电子显微镜观察了毛细芯的孔径结构和形态,并使用压汞法测量了 Ni毛细芯和PTFE毛细芯的孔径分布,结果显示Ni毛细芯孔径分布较为集中,而PTFE毛细芯表现出了典型的双孔径毛细芯的孔径分布特点;使用稳态法测量了毛细芯的有效导热系数,结果显示Ni毛细芯的有效导热系数较PTFE毛细芯有效导热系数大。传质抽吸实验结果表明当工质为无水乙醇时,Ni毛细芯有更好的抽吸传质性能,但功能梯度毛细芯的抽吸传质性能与毛细芯层厚比没有明显的线性关系。此外,功能梯度毛细芯的蒸发传热性能测试结果显示功能梯度毛细芯的蒸发传热性能好于单一有效导热系数毛细芯。3.设计了一种可拆卸替换毛细芯的环路热管蒸发器并制造了相应的环路热管,实验研究了不同功能梯度毛细芯对环路热管启动性能和变工况运行性能的影响。实验结果显示部分功能梯度毛细芯环路热管可以有效改善热泄漏问题,降低启动时间和系统的运行温度,并抑制环路热管的温度波动问题。