近年来,电子器件普遍朝向微型化、高密度功率化方向发展,其散热问题及对应的热控制解决方案成为了制约尖端电子科技行业发展的瓶颈。相变材料具有储能密度大,蓄放热过程几乎恒温的特点,在大功率电子器件及锂电池热管理、太阳能利用和能量系统优化等领域都具备应用潜力。然而,相变材料热导率极低以及相变前后体积状态变化问题往往限制了其在高热流密度及大体积情况下的应用范围与效果。同时,当前学术界上若干解决上述问题的方式都存在一定的缺陷。因此,本文采用真空灌注法将石蜡填充到铜粉烧结骨架中,制备出新型的定型铜粉烧结骨架/相变材料复合模块/热沉,并对其基础特性和温控性能进行了测试和优化。本文主要工作如下:(1)开发一套制备铜粉烧结骨架/相变材料复合模块的工艺。选择石蜡作为相变材料,运用固相烧结法制备出铜粉烧结骨架,采用真空灌注法将石蜡灌注到骨架中,制备出多种孔隙率、稳定灌注率大于83%的样品,并测试了其拉伸性能、弯曲性能、导热性能和潜热性能,数据表明:该铜粉烧结骨架/相变材料复合模块拥有不俗的综合力学性能和非常优秀的综合热学性能。(2)搭建可视化温度测试系统对铜粉烧结骨架/相变材料复合模块的准一维相变传热性能进行研究。对比了铜粉烧结骨架/相变材料复合模块和纯石蜡在相变传热行为上的差异,探索了不同填充模式和骨架孔隙率对上述样品在准一维传热环境下的温控性能和器件临界运行时间的影响规律。结果表明:铜粉烧结骨架/相变材料复合模块能将热源控制在更低的温度、更慢的升温速率,且高孔隙率的样品展现出更佳的温控性能。(3)设计了一种应用于大功率LED光源温控的铜粉烧结骨架/相变材料复合热沉,并搭建了一套综合温控实验测试系统。并先后测试了不同LED功率、不同风机风速、不同热沉类型、不同骨架孔隙率和不同多周期工况模式对样品单周期稳态温控性能和多周期瞬态温控性能的影响。结果表明:复合热沉在所有工况下具展现出远优于纯铝翅片热沉的热控制性能,且孔隙率为68%的复合热沉-2效果最佳,将明显减轻温度冲击和循环交变热应力对器件的不良影响,有效提升LED光源工作时的稳定性和可靠性。