微槽群热沉相变换热技术由于具有取热热流密度高、无需外加功耗等优点,被认为是当前解决高性能半导体芯片换热的有效手段之一。微槽群热沉表面加工有微米尺寸的矩形微通道阵列,液体工质在其矩形槽道所产生的毛细压力梯度作用下可沿微槽方向迅速流动。相较于常规换热器,微槽群热沉相变换热技术拥有更好的热均匀性和更低的热阻。目前学者们大多数认为微槽群热沉的传热性能与其毛细润湿特性息息相关,因此对微槽群热沉的毛细性能展开了大量的研究。对于微槽群热沉毛细性能的研究目前大致可分为三类:微槽群热沉形状及尺寸对于毛细性能的研究;微槽群热沉微观表面结构对于毛细性能的研究;新型换热工质对于微槽群热沉毛细性能的研究。纳米流体在层流条件下相较于传统流体而言具有更大的传热系数,在需要增加热负荷的微型设备中,如矩形微槽群热沉,设备体积相当重要,纳米流体的应用可在一定程度上减少设备的换热面积从而减少设备体积,因此使用纳米流体代替常规流体是有利的。但是,纳米流体对于微槽群热沉内毛细润湿与流动的影响研究报道较为少见。本文将可以大量制备的Fe3O4水基纳米流体应用于微槽群热沉结构中,并对其强化微槽群热沉的毛细润湿与传热性能进行了理论和实验研究,旨在为基于纳米流体强化微槽群热沉毛细与传热性能改善提供理论依据,对解决高功率密度电子器件的散热难题具有较为重要的意义。本文利用精密研磨工艺和两步法,分别制备得到了槽道尺寸（槽宽0.3 mm,槽深0.6 mm,槽间距0.4 mm）的硼硅酸盐玻璃材质热沉以及六种颗粒体积浓度（0.00125 vol%、0.0025 vol%、0.00375 vol%、0.005 vol%、0.0075 vol%、0.01 vol%）Fe3O4水基纳米流体。通过X射线衍射、热重分析技术、动态光散射分析对纳米流体进行水力特性分析。结果表明,附着的柠檬酸的重量分数约为4.2%,颗粒的流体动力学直径主要分布在100 nm以下,平均直径为47 nm。与单个粒子的大小相比,这表明粒子在基液中经历了一定程度的聚集。随后本文分别在25℃、40℃、60℃上述三种不同温度条件下展开了纳米流体颗粒浓度对于微槽群热沉内的轴向润湿长度和毛细润湿特性的实验研究。实验结果表明Fe3O4水基纳米流体主要依靠降低流动摩擦阻力,提高渗透率强化微槽群热沉的毛细流动性能。通过建立不同温度条件下微槽内液体工质毛细爬升的理论模型,定量评价了纳米流体对于微槽群结构毛细性能的改善。三个温度下,纳米流体对毛细压力与渗透率的强化比例随浓度的变化规律是一致的,均呈现先增大后减小的趋势,且最大强化比例均在浓度为0.00375%的情况出现。经分析认为,这应归因于粒子聚集加剧阻碍了结构脱离压的产生与粒子向槽壁的迁移。提高温度有利于纳米流体强化毛细压。当温度由室温升高到60℃时,与基液相比,毛细压平均强化比例从4.4%增加到了 17.2%,而在最佳浓度下其强化比例提高到了 23.3%。在不同浓度范围内,温度对纳米流体强化渗透率的影响出现差异。较低浓度下,提高温度会导致渗透率的强化比例持续下降。当浓度高于0.0025%时,渗透率强化比例在40℃时出现最低值,继续提高温度反而会增大强化比例。考虑到实际应用之中,微槽群热沉结构表面相较于流体工质温度会高出10℃-20℃这一情况,因此展开了当微槽壁面温度高于流体温度条件下,纳米流体对于热沉的毛细流动性能的实验研究。通过实验比较和理论分析,得到了较热的单个微槽横截面内纳米颗粒的迁移模式,并对于纳米颗粒迁移起主导作用的切向流动、粘性阻力、DLVO力进行了理论推导。研究发现较热的微槽能够使纳米流体容易引起摩擦减小,微槽壁面流体温度升高会降低其流体粘度,从而有利于颗粒在DLVO力的作用下向微槽表面迁移。当微槽比流体更热时,毛细压力会受到纳米流体的轻微影响,这可能是由于在微槽横截面上的切向流和Marangoni流之间的制衡作用,从而阻碍了颗粒向蒸发薄膜区域迁移。另一方面,来自微槽的加热还应促使颗粒在微槽表面附近聚集,尤其是在高浓度下,一旦由于聚集引起的负面影响超过了由粘度降低带来的正面影响,就可以预期颗粒向微槽表面的迁移受到抑制。在本文的最后,对于纳米流体强化微槽群热沉传热性能进行了实验研究,研究发现复合式相变换热情况更有利于Fe3O4水基纳米流体提升微槽群热沉内的轴向润湿长度与传热性能,并且提升的比例随粒子浓度变化规律与毛细性能测试中所呈现的规律是一致的。当沸腾出现时,汽泡的迸裂所产生的作用力会推动汽化核心上方的工质沿槽道向上涌动。但过高的粒子浓度妨碍Fe3O4水基纳米流体强化热沉的传热性能。