深度除湿或微量湿度调控在材料制备加工、化工及微电子等行业都有十分重要的需求。对于传统除湿过程,尤其是吸附除湿过程,水分子向吸附剂活性位点的扩散限制了吸附速率,吸附剂对水分子的吸附量决定了材料的除湿限度,在二者的共同作用下,导致传统除湿过程无法满足上述领域对低湿环境的要求。本文利用微通道快速扩散的优势及铜纳米线表面丰富的亲水位点实现吸附作用,通过冷凝相变和吸附的组合方式,实现了对湿空气的深度除湿。分别构建湿空气发生系统、除湿系统及露点检测系统,其中除湿系统由多个微通道除湿单元串并联后与温度控制系统耦合而成;除湿单元中,通道高0.5 mm,宽2 mm,有效长度150 mm;将上述系统相组合,构成冷凝相变及吸附除湿系统。利用高速摄像技术对除湿过程进行可视化研究,表明高湿空气在微通道内可以发生快速的冷凝相变,实现气体湿度的初步降低;利用衰减全反射傅里叶红外光谱法研究了铜纳米线深度除湿的微观机理,表明该深度除湿过程是物理吸附过程。针对冷凝相变及吸附除湿系统,分别考察了不同入口湿度条件下,操作温度、通道内流动雷诺数及停留时间对系统除湿性能的影响。结果表明,操作温度及流动雷诺数的降低将显著提升铜纳米线的吸附除湿能力;通过控制操作温度,可实现对冷凝相变除湿系统出口湿度的控制。构建冷凝相变-铜纳米线吸附的梯级除湿系统,通过冷凝相变的方式,初步降低气体湿度;利用铜纳米线的吸附作用,进一步降低气体湿度;通过对冷凝相变及吸附除湿过程工艺参数的控制,实现了将气体湿度降至0.1%以下的深度除湿。对实验系统除湿能力的限制因素进行了分析,表明吸附除湿过程中的动力学扩散过程是主要控制因素;强化扩散过程,将能够进一步提升系统的除湿能力。