随着微电子技术的不断发展,电子设备的性能不断提升,电子器件的热流密度持续上升。控制电子器件的温度,保证电子器件的高效运行,成为电子器件热管理领域迫在眉睫的问题。同时,随着电子设备不断向小型化、轻量化发展,电子器件的高度集成化导致散热模组的安装空间持续减小。在有限空间内实现高热流密度电子器件的热量疏散,已成为电子设备性能进一步提升的关键所在。受到传热能力的限制,单相换热方法已无法满足高热流电子器件的散热要求。超薄平板热管作为一种高效的相变传热元件,具有导热率高、运行稳定性好、自适应平衡等诸多优点,已被应用于诸多领域的电子器件散热中,成为了替代传统冷却方式的可靠方法。随着平板热管厚度的不断减小,在微细受限空间内,超薄平板热管内部的气液循环阻力明显增大,气液界面蒸发成为超薄平板热管内部的主要传热方式,这些问题对超薄平板热管的流动和传热能力的提升提出了挑战。有效调控气液流动,提高超薄平板热管的蒸发和冷凝传热性能,改善气液循环效率,是亟待解决的问题。针对上述问题,本课题利用超椭球模型和离散元方法,构建了复杂颗粒烧结吸液芯结构模型。基于计算和实验结果,提出了适应于不同颗粒吸液芯结构的压降预测模型。在此基础上,得到了不同吸液芯结构超薄平板热管的传热极限,探究了最适用于超薄平板热管的吸液芯结构。通过热氧化方法对吸液芯结构进行了超亲水处理,探究了超亲水处理对吸液芯表面纳米结构微观形态的影响,通过扫描电子显微镜和高速摄像仪表征了超亲水处理前后吸液芯微观形貌,分析得到液体输运能力的变化规律。研究发现,对丝网吸液芯进行超亲水处理,能显著改善吸液芯的表面润湿性和液滴浸润速度。氧化处理将丝网结构的表观接触角由103°减小为0°,液滴浸润时间也相应缩短了28.3%。将超亲水处理方法与超薄平板热管加工工艺结合,分析研究了具有表面纳米结构的吸液芯对超薄平板热管传热性能的影响。利用扩散焊接技术,设计制造了总厚度为0.68 mm的超薄平板热管,提出了通过超亲水条状吸液芯结构调控微细受限空间内气液流动,减小流动阻力的方法。开展了超薄平板热管传热性能实验研究,研究了多工况下超薄平板热管温度和热阻的变化规律。通过构造具有不同气液通道面积比的条状吸液芯结构,对比了气液通道分布对传热性能的影响,获得了超薄平板热管的最佳气液通道面积比。实验结果表明,合理选择丝网吸液芯结构和气液通道设计有利于提高超薄平板热管的传热性能。丝网目数为200目的超薄平板热管具有最佳的传热性能,最佳的气液通道面积为1:1.13。在气液通道设计基础上,针对条状吸液芯超薄平板热管在逆重力条件下性能恶化的问题,通过具有不同孔隙结构丝网吸液芯的组合,设计加工了具有梯度孔径分布的梯度丝网吸液芯结构。通过不同倾角下,超薄平板热管稳态性能和热响应性能的对比,得到多参数对超薄平板热管性能的影响规律。结合超薄平板热管温度和热阻的变化规律,深入分析了内部气液相变现象的演变过程。而后,通过对孔隙结构的表征,得到了梯度吸液芯结构的最佳孔径比,为后续超薄平板热管吸液芯的结构改进提供了依据。研究结果表明,梯度吸液芯结构使超薄平板热管在逆重力条件下的传热性能得到明显改善,对比不同梯度吸液芯结构超薄平板热管的传热性能,得到了梯度结构的最佳孔径比范围在2.37-3.49之间。根据电子芯片在实际运行中的热量变化特点,研究了瞬态变热流条件下,超薄平板热管的传热性能变化规律,探讨了波动初始热流、峰值热流、波动周期和工作倾角变化对热管运行规律的影响机制,为基于变热流条件下的超薄平板热管结构改进提供指导。研究结果表明,峰值热流对超薄平板热管动态性能的影响,同峰值热流与毛细极限的相对大小存在相关性。重力辅助作用下,热流波动前后的热滞后程度明显降低。