随着科学技术的进步,电子设备集成度越来越高,使得器件功率密度越来越大,由散热不及时引发的设备故障率也越来越高,这给电子设备散热带来了巨大的挑战。相变材料（PCM Phase Change Material）由于高潜热的缘故,被更多地应用在间歇性或者短时高功率工作的电子设备中。铝、镍、钛、铜等制作的泡沫金属材料具有密度低,比表面大的特点,在各行各业都有广泛的应用,将其制作成为散热器并和PCM结合使用可以更大地降低器件温升速率,提高使用时长。本文以泡沫金属和相变材料组合散热器为对象,结合理论、仿真和实验三个方面的研究,说明这种新型散热器的可行性和有效性,文章具体做了以下几方面的研究:首先针对一种改进的泡沫金属材料的单胞结构,采用最小热阻原理推导了其有效导热系数,结合有效导热系数,利用仿真和实验获得了泡沫金属对流换热系数和热阻,结果显示泡沫金属具有更小的对流换热热阻,验证了泡沫金属作为换热材料的优异性。通过建立相变材料和泡沫金属组合形式的热容热阻模型,结合实验和仿真结果验证了热容热阻网络的正确性和以泡沫金属和相变材料结合作为散热器的可行性。其次提出了基于温升速率、泵送功率和散热器总质量的综合评价指标,用来衡量散热器综合性能。以综合评价指标和平均温升速率为衡量指标,对比实体铜直肋、泡沫金属铜直肋、泡沫金属铝直肋和相变材料形成三种不同方式的组合散热器传热性能优劣。以泡沫铜相变材料组合散热器为原型,通过单因素分析研究组合散热器几何参数对传热性能的影响规律,总结主要影响因素和因子水平。最后在单因素的基础上将遴选的四个主要影响因素:直肋泡沫铜肋宽、肋高、类间距以及泡沫铜孔隙率,通过正交优化,分别以主指标相对温升速率和综合指标为优化目标,选取了两款性能较优异的组合散热器,并结合实验进行了验证,验证了优化结果的合理性。