随着现代工业技术的高速发展,设备越来越微型化、集成化和大功率化,这导致单位体积内的总发热量增大,且局部温度过高,此时设备对散热能力就有了更高的要求。沸腾传热作为一种相变对流传热方式,是目前最有效的强化传热技术之一。强化沸腾传热可以分为有源技术和无源技术。作为一种无源技术,换热表面改性技术因其便于制造和不需要外部条件等特点,被广泛应用于工业工程中,并引起了许多学者的关注。本文以铜材为研究对象,设计并制备不同的结构表面,用于强化沸腾传热。在喷砂微结构的基础上,采用超声湿刻蚀法对表面进行刻蚀,制备出基于喷砂的减材复合结构表面;同时,在喷砂微结构的基础上,用碱辅助氧化法在表面生长出纳米结构,制备出基于喷砂的增材复合结构表面。对不同结构表面进行形貌观察、粗糙度、表面积比和表观接触角等表征。研究不同结构表面的沸腾传热性能及可视化现象,分析其强化传热的潜在机理。本文的主要工作内容及结论如下:（1）以喷砂微结构表面为基底,采用超声刻蚀法对表面进行刻蚀,制备出基于喷砂的减材复合结构表面;采用碱辅助氧化法在喷砂微结构表面生长出纳米结构,制备出基于喷砂的增材复合结构表面。对上述表面进行了形貌表征,根据SEM图像分析,微纳复合结构表面比光滑表面有更多的凹坑和更高的空腔密度。凹腔的增加导致汽化核心点的增加,从而强化了换热性能。（2）通过对表面的粗糙度和表面积比进行定量分析发现,改性表面的粗糙度和表面积比均大于光滑表面。尤其是微结构表面和微纳复合结构表面的粗糙度和表面积比远远大于光滑表面。其中,基于喷砂的增材复合结构表面的粗糙度和表面积比最大,其表面积比是光滑表面的2.8倍。粗糙度和表面积比的增大能够提升临界热流密度（CHF）和换热系数（HTC）,有利于沸腾传热。（3）以去离子水为沸腾工质,对制备的微纳结构表面进行池沸腾实验研究,其沸腾传热特性结果表明,所有改性表面的传热性能都有不同程度的提升。其中,基于喷砂的增材复合结构表面的CHF和最大HTC是所有表面中最大的,相比光滑表面,分别提升了55.6%和218.0%。其次是喷砂微结构表面和基于喷砂的减材复合结构表面,它们的CHF和最大HTC也有大幅度提升。（4）从气泡动力学的角度对不同表面的沸腾过程进行可视化研究。与光滑表面相比,在低热流密度下,改性表面的汽化核心较多、汽泡的脱离直径较小,有利于沸腾传热性能的提升;在中等热流密度下,改性表面的孤立汽泡较多,合并汽泡较少,而光滑表面由于汽泡合并较早地开始形成汽柱;在达到CHF时,改性表面仍能观察到些许孤立汽泡存在于表面,尤其是微纳复合结构表面,而光滑表面则完全被蘑菇状蒸汽层笼罩。因此,微纳复合结构能有效延缓蘑菇状蒸汽层的出现,从而延迟CHF的触发。