近年来，随着大功率LED灯件的出现和超高集成度电子元器件向高频、高速和微型化快速发展，LED及电子元器件的发热量越来越大，热流密度和表面温度越来越高，影响了器件的可靠性和使用寿命，对散热提出了更高的要求。翅片式热管散热器具有高导热率、结构紧凑、不需要额外功耗等优点，被认为是解决芯片散热问题的先进技术之一，具有广阔的应用前景。因此，对翅片式热管散热器及其传热特性进行开发和研究，不仅具有重要的实际意义，也同时具有重大的理论与学术价值。影响芯片散热的另一个主要因素是热界面材料的性能，它是连接芯片与外部散热装置的关键环节，制约着整个散热系统性能的好坏。本文对翅片式热管散热器传热强化和热界面材料改性技术进行了系统深入的理论与实验研究，研发了高性能的翅片式热管散热器和以纳米材料作为导热添加剂的热界面材料。主要工作包括：以强化传热的理论为指导，结合热管换热的工作原理，设计了一系列异型翅片式热管散热器，翅片形状分别为菱形、开孔形和切割外翻型。实验结果表明，三种结构的散热器散热性能比传统矩形翅片结构明显提高，热阻减小，其中以切割外翻形翅片结构散热性能最好，从流体力学原理、边界层理论以及场协同理论等不同角度对以上结构散热器散热性能提高的原因进行了分析，并将实验测得的翅片温度分布与模拟结果进行了对比；系统研究了工作倾角、热管数量、翅片材质、环境温度和输入功率等因素对热管散热器性能的影响。热界面材料导热强化研究。热界面材料良好的导热性能是减小接触热阻的关键因素之一，为了改善其导热性能，选取了纳米铜粉、纳米碳粉、碳纳米管和石墨烯片作为添加剂添加到普通导热硅脂中，通过实验测试了它们对导热硅脂导热性能的影响。研究了添加剂体积分数对硅脂传热性能的影响，结果表明体积分数较小（小于60%）时，随着添加剂添加量的增加，复合硅脂的等效导热系数增大，但超过一定的添加比例后，再增大添加剂添加量，等效导热系数反而迅速减小。其中，碳纳米管和石墨烯添加剂添加使复合硅脂导热性能出现转折所对应的添加剂体积分数最小，有效的范围最窄。但是，在较低的添加剂体积分数下，碳纳米管和石墨烯添加剂比碳粉和铜粉强化导热硅脂导热性能的效果更明显，其等效导热系数明显大于碳粉和铜粉添加剂。添加量低对于导热硅脂的改性是非常重要的，可以减少材料用量，降低成本。将实验结果与已有的传热模型预测值进行了比较，并对产生偏差的原因进行了理论分析。碳纳米管添加剂对导热硅脂性能影响的研究。系统研究了碳纳米管管壁结构、直径、长度及表面改性对导热硅脂传热性能的影响。实验结果表明复合硅脂的等效导热系数随着碳纳米管管壁数的增加、直径的增大和长度的增加而减小。为了减弱碳管团聚现象，改善其在聚合物中的分散性能，对不同长度的碳管表面进行了化学修饰，通过强酸或强碱作用，使碳管表面附有一定的功能基团。实验结果表明，经过表面改性的碳纳米管添加于硅脂中，可以明显改善导热硅脂的导热性能。最后，研究了接触压力对添加不同成分碳纳米管的导热硅脂导热性能的影响，并给出了理论分析。