环路热管是一种高效被动的散热装置,因其优良的传热性能,在高热流散热领域具有较强的应用前景。毛细芯作为环路热管系统的动力来源及相变场所,对其性能起着决定性作用。本文提出一种球形-树形粉末复合毛细芯,选用球形铜、镍、不锈钢粉末,树形铜、镍粉末为原材料,设计正交实验并在750°C高温下烧结制备复合毛细芯,通过毛细芯SEM图对其孔径分布进行统计,实验测量其孔隙率、有效导热系数,搭建实验装置对其蒸发传热特性进行研究。通过结果分析比较材料及金属粉末配比、造孔剂比例及尺寸对毛细芯性能的影响。主要结论如下:(1)毛细芯基本参数金属粉末材料对毛细芯微观结构及有效导热系数的影响最大。小孔占比最小为11.8%,孔隙率最低为53.8%的球形不锈钢结合树形铜粉毛细芯有效导热系数最大,最高为10.3W/m·K。小孔占比最大为88.7%,孔隙率最高为73.3%的球形铜粉结合树形镍粉毛细芯有效导热系数最小,最低为2.5 W/m·K。造孔剂比例影响次之,造孔剂比例增大,毛细芯大孔占比及孔隙率增大,有效导热系数降低。造孔剂尺寸及金属粉末配比对毛细芯微观结构及有效导热系数影响较小。(2)毛细芯蒸发传热特性研究毛细芯蒸发传热过程存在稳定、波动两种运行状态,以及三种蒸发模式:蒸汽槽内气泡生成-破灭;蒸汽槽气-液界面蒸发;毛细芯内弯液面蒸发。三种蒸发模式下,球形不锈钢结合树形铜粉毛细芯蒸发器壁面温度最低,第一、第二种蒸发模式下,增大毛细芯有效导热系数可以有效降低蒸发器壁面温度,金属粉末材料对蒸发器壁面温度影响最大,其余因素影响较小。在第三种蒸发模式下,增大毛细芯大孔比例,有效增大毛细芯内蒸发面积,降低蒸发器壁面温度,造孔剂尺寸及比例对蒸发器壁面温度影响最大。与单独实验相比,连续工况实验有效增大毛细芯蒸发速率,降低蒸发器壁面温度,其中降热负荷效果最为佳。毛细芯超过临界热负荷运行时内部未发生蒸干,但是蒸发换热无法满足散热要求。金属粉末配比对毛细芯临界热负荷影响最大,树形粉末增加,毛细芯临界热负荷增大;金属粉末材料的影响次之;造孔剂对其影响最小。球形镍粉和树形铜粉在3:7的体积配比下,加入40%的30-45um的造孔剂,所制备的复合毛细芯临界热负荷最高达到530W,对应热流为48.2W/cm~2。