随着电子器件和设备逐步向紧凑化、微型化和大功率化的方向发展,对散热的要求进一步提升。沸腾传热由于可以利用液体汽化过程释放的大量潜热,具有优越的热量传递能力,被广泛应用在换热器、核反应堆、火箭喷嘴和航空航天电子器件等工业设备和技术中,因此,沸腾传热是解决高热流设备散热问题的最有效方式。改变表面结构用以强化沸腾传热是当前相变强化传热领域的主要研究方向之一。本文通过搭建池沸腾传热实验系统,研究微结构表面,包括微坑表面和复合润湿性表面的沸腾传热规律。首先,针对微坑表面的沸腾传热性能进行实验测试,发现微坑可以成为稳定的汽化核心,降低沸腾起始过热度。定量分析了微坑直径、深度和间距对表面沸腾传热系数（heat transfer coefficient,HTC）和临界热流密度（critical heat flux,CHF）的影响。结果表明,微坑直径对HTC和CHF影响较小;微坑深度的增加会导致周围液体回流阻力增大,降低表面的传热性能;最佳微坑间距等于2.5 mm,该间距可以减弱水动力不稳定性,强化沸腾传热。建立了考虑微坑几何参数的核态沸腾传热系数预测方法,预测值与实验结果吻合良好,平均绝对误差（mean absolute error,MAE）为8.3%。其次,针对亲疏水表面的沸腾传热性能进行实验测试,亲疏水表面分为均匀表面和复合表面。根据均匀表面实验结果,亲水性可以提高表面的CHF,疏水性可以提高表面在低热流密度区的HTC。复合表面依据疏水区域形状,可分为两类:圆点表面和条纹表面。复合圆点表面的CHF和HTC均高于光滑表面,圆点直径为1 mm的表面具有最高的CHF;复合条纹表面的CHF随着条纹宽度的增大显著降低;两种复合表面的图案最佳间距均为2.5 mm,但是条纹间距变化对核态沸腾传热影响较弱。同时,复合表面的CHF会随着接触角差值的增大而增大,但是HTC随着接触角差值的增大而减小。此外,疏水面积比显著影响复合表面的沸腾传热性能,当疏水面积比超过6.3%时,随着面积比的增加,复合表面的CHF呈下降趋势。最后,在Kandlikar模型的基础上,考虑气泡三维受力平衡,提出一个理论模型来预测均匀表面的CHF。对于亲水表面的CHF预测结果,理论模型的MAE相比于Kandlikar模型,从26.7%降低至19.7%,而对于疏水表面,两种模型的预测趋势几乎重合。在均匀表面理论模型的基础上,提出考虑疏水面积比的复合表面CHF预测关联式,关联式与实验结果吻合良好,MAE为2.8%。