环路热管是一种高效的被动式相变传热元件，其具有热流密度大、启动快速灵活、携带阻力小、长距离传热等特点，在航天航空领域的微重力环境下散热及温度控制中取得了极其成功的应用。目前，随着微电子技术的发展，以芯片为代表的电子设备集成化度越来越高，带来了越来越严峻的电子散热问题。传统的散热方式已出现一系列限制，对新型高效的烧热设备的需求愈发强烈，因此，近年来环路热管在地面电子设备散热中的应用得到了众多研究者的关注。抗重力传热是地面应用中常会出现的一种传热形式，即热源处于冷源之上。这种传热模式对依赖毛细力工作的相变传热元件来说是极其不利的工作状态，现有的研究也证明传统结构的环路热管在抗重力工作状态下会出现一系列问题。本文针对地面应用中抗重力传热的需求，开发出一种具有梯度毛细孔径毛细芯的抗重力环路热管，并对其展开一系列理论及实验上的研究。本文的主要研究内容如下：设计用于大抗重力高度下运行的新型环路热管，其蒸发器中具有高毛细力的环状毛细芯，与输液管中的高渗透毛细芯连通，构成具有梯度毛细孔径分布的整体式毛细芯，可实现大高度的抗重力工质传输；研究了抗重力环路热管的制造工艺，解决一系列工艺难题，包括薄壁管弯管，复杂形状毛细芯成型等，重点研究了梯度孔径毛细芯的多次固相烧结成型工艺；建立了抗重力环路热管的传热极限理论模型及热阻模型，分析其稳定工作下内部需达到的压力平衡条件，分析影响其传热能力的主要压力降，推导出在抗重力工作状态下的毛细传热极限计算公式。开发用于环路热管毛细芯的复合结构烧结金属多孔材料，设计了两种制备方案，分别是混合粉体配比烧结方案和泡沫金属骨架与金属粉末复合烧结结构方案；其相对于单一结构粉体烧结多孔材料具有高孔隙率、毛细孔径可控等一系列优点；研究了此两种复合结构毛细芯的固相烧结成型技术，提出了其烧结时的的二维几何模型；研究了粉体材料的性能并对其对后续烧结做讨论；研究了烧结参数及粉体材料配比对复合烧结材料的烧结收缩率、烧结密度、毛细孔径、孔隙率等参数的影响；针对此种复合毛细芯在环路热管中的应用，提出最优化的烧结参数。搭建用于抗重力环路热管传热性能测试的实验平台，测试的启动性能、瞬态热响应及稳态传热能力，对其稳态及瞬态的热响应模式做分析，研究其毛细传热极限；研究了不同工艺参数，如金属粉末配比、烧结参数、工质灌注量等对抗重力环路热管启动性能及传热性能的影响；分析了不同条件下抗重力环路热管的失效特征及烧干模式；针对抗重力环路热管的实际应用，设计了仿真RRU散热模块，研究了其散热性能。