近年来,随着微纳制造工艺和集成水平的迅速发展,芯片制造向小型化及高集成度方向发展。有效的热管理技术是保证电子芯片可靠并高效运行的必要条件。而微通道冷却技术因其优良的散热性能在该领域具有更广阔的应用前景,能够满足芯片的散热需求。本文通过搭建可视化实验平台研究小深宽比微通道内的流动及蒸发过程,对比小深宽比变化及工质变化对微通道流动及蒸发特性的影响,以期为微通道冷却系统的设计及优化提供基础数据支撑。本文的主要工作及结论如下:1、综述微通道冷却技术的研究现状,总结微通道流动及蒸发的国内外研究进展与不足之处。研究通道内毛细流动的理论及机理,综合分析动态接触角、气泡、电粘性及壁面粗糙度等因素对流动的影响。2、设计了一批深宽比≤1的硅基微通道(深宽比范围为AR=0.217-1.000),通过三次热氧化法工艺实现加工,基于高速摄像机和光学显微镜搭建可视化的流动及蒸发实验平台。3、开展无水乙醇等工质在不同深宽比硅基微通道内流动的可视化实验。基于流动转折时刻及流动参数判断了 LW模型的适用性,并将实验值与LW理论预测值进行对比,分析了动态接触角作为主导因素对两者造成的差异。并在此基础上,研究了微通道截面变化(即深宽比变化)对流动的影响,发现变截面前后流速变化的主要原因在于粘性力的主导作用强弱。同时,还分析了不同深宽比以及工质变化对截面变化微通道流动的影响。4、开展无水乙醇在不同深宽比硅基微通道内蒸发的可视化实验,剖析微通道内的蒸发模式,发现可通过减小液桥的形成阶段来提高蒸发效果,进而分析了热流密度、加热位置对蒸发特性的影响。此外,研究了截面变化对微通道内毛细蒸发的影响,通过对微通道截面变化的对比分析,发现深宽比由大到小的变截面微通道的冷却性能更佳。通过对微通道不同加热位置的对比分析,发现加热点距离微通道出口越近,更有利于提高整体散热效果。