随着航空航天工业和大型服务器的迅猛发展，超大规模集成电路随之出现，集成电路上芯片的发热量也相应地迅速增加，芯片单位面积上的集成晶体管数量成倍增加，从几千个发展到上亿个，因此由晶体管集成所带来的芯片散热问题不断突显。而传统的散热技术对材料以及空间有较高的要求，并不能满足日益增长的微电子芯片散热需求。因此，本文设计了新型小通道热沉，并以此为基础研究其在两相流动沸腾中的特性，用以解决微电子芯片的散热问题。　　通过搭建小通道传热实验台，对小通道热沉进行系统性地研究，设计并加工实验件，探索出通道制作、密封、清洗、抽真空、除气、氮气推注等一系列实验步骤。以丙酮为工质，研究了在不同的工况下，包括热流密度、质量流速、入口温度、通道结构、对小通道换热特性和流动特性的影响。　　首先，对矩形小通道的流动沸腾换热特性进行实验研究，其结果表明:在中低质量流速区间(5.48kg/(m2·s)～14.25kg/(m2·s))，强制对流沸腾换热机理占据主导地位，在高质量流速区间(16.45kg/(m2·s)～19.74kg/(m2·s))，核态沸腾换热机理占据主导地位。并通过可视化观察，研究矩形小通道内的流型转化。　　其次，对半开放式小通道的流动沸腾换热特性进行实验研究，其结果表明:在低质量流速区间(5.48kg/(m2·s)～10.96kg/(m2·s))，以强制对流沸腾换热机理占据主导地位，在中等质量流速区间(14.25kg/(m2·s)～16.45kg/(m2·s))，受混合换热机理影响，在高质量流速区间(19.74kg/(m2·s)及以上），以核态沸腾换热机理占据主导地位。半开放式小通道和矩形小通道在高质量流速下，其换热特性并无显著差异。在中低质量流速下，半开放式小通道表现出更加优越的沸腾换热性能。通过对入口压力的对比，半开放式小通道的压降也明显低于矩形小通道，通过可视化观察，发现半开放式小通道因其结构特性，延缓了流型转化进程。　　最后，采用CFD计算流体力学软件对矩形小通道和半开放式小通道的单相流动换热特性进行研究。对比研究两者在单相流动换热中的异同。其结果表明:矩形小通道热沉中的流速高于半开放式小通道，这与半开放式小通道的后部开放空间有密切关系。温度分布上，矩形小通道热沉的平均温度低于半开放式小通道热沉的平均温度。换热性能上，矩形小通道的Nu数要略大于半开放式小通道。综合分析，在单相流动换热中，矩形小通道表现出更好的换热性能。