微电子制造技术的快速发展，推动了微尺度热质输运器件(微热管、微通道换热器、微型燃料电池、生物微芯片、微反应器等)在能源、化工、电子、航天、生物医疗等多个领域的广泛应用。器件的微尺度化对其内部的传热传质提出了更高要求，也导致了热质输运强化结构的迫切需求。微尺度热质输运强化结构的研究吸引了制造、传热等领域的广泛关注，而如何实现其低成本、高效率制造并取得良好的传热传质性能，成为微尺度热质输运器件应用的关键难点。为此，本文围绕槽道多孔结构这一微尺度热质输运强化结构，对多孔层覆盖沟槽、多孔层内开槽道两种形式的槽道多孔结构的制造成形、结构表征及热质输运特性展开系统研究，主要开展的研究工作如下：(1)槽道多孔结构的制造成形采用沟槽犁切、粉末固相烧结方法，制造出多孔层覆盖沟槽形式的沟槽-烧结复合多孔结构。分析沟槽犁切成形机理，揭示加工参数对对沟槽成形的影响机制，获得了深宽比大于2的V形微沟槽。研究沟槽基体上粉末烧结成形机理，阐明粉末形状及粒径对其成形的影响规律。通过石墨模具微细线切割加工、粉末固相烧结成形，实现多孔层内开槽道形式的内凹形槽道多孔结构的制造成形，其具有上部开口小、下部凹腔大的倒“”形特征，对该内凹形多孔结构的功能设计、模具加工、烧结成形的制造过程进行了分析。(2)槽道多孔结构的关键物性参数表征通过表面轮廓测试、显微观察与压汞测试、固着液滴法、稳态热流法等实验手段对槽道多孔结构的关键物性参数(表面形貌及粗糙度、孔径及其分布、润湿性能、热传导性能)进行了系统表征，探究了沟槽加工、粉末烧结工艺、粉末形状及粒径等制造参数对其物性性能的影响机制，完善了相关热物性数据。(3)槽道多孔结构的气液渗透性能研究采用强迫流动方法对槽道多孔结构的气、液渗透性能进行了测试和评价。通过与单一沟槽、烧结结构对比，分析沟槽-烧结复合多孔结构的液体、气体渗透性能强化特性。对比测试多孔、实体内凹形槽道多孔结构的渗透压降特性，分析槽道结构的引入对烧结多孔结构渗透性能的强化作用。对沟槽-烧结复合多孔结构的气体渗透性能进行表征，掌握粉末参数对气体渗透流动的影响规律。(4)沟槽-烧结复合多孔结构的毛细性能评价采用毛细上升法对沟槽-烧结复合多孔结构的毛细性能进行测试表征，提出一种红外热像测试方法实现了毛细上升弯液面的准确识别。改进了毛细上升测量参数与毛细性能参数之间的关联式，通过毛细上升单个实验，获得了包含吸液芯渗透率、毛细压力的毛细性能参数(K/reff)，并通过不同工质测试、与文献结果对比相结合，证实了该毛细性能表征方法的准确性。沟槽-烧结复合多孔结构的毛细性能参数比纯粉末烧结多孔结构大20%，其毛细压力则为沟槽吸液芯结构的2-4倍，在渗透性能、毛细压力两方面达到了较好的综合平衡。通过比较有无重力对毛细性能的影响，修正了文献中Washburn方程用于推导毛细性能参数的观点。系统研究了粉末形状及粒径、沟槽加工参数、烧结工艺参数对复合多孔结构毛细性能的作用规律，获得的最优制造参数如下：不规则形粉末、粒径75-110μm；沟槽深度为0.85mm，宽度为0.45mm，烧结温度及时间分别为950°C、30min。(5)内凹形槽道多孔结构在微通道换热器中的应用搭建对流沸腾测试平台，以去离子水为工质，系统研究了内凹形多孔微通道的单相对流、两相沸腾传热性能。通过与铜基内凹形微通道对比，在不同入口温度、不同质量流率测试条件下，发现内凹形多孔微通道在提高单相对流温度均匀性、降低沸腾过热度、强化两相沸腾传热性能、抑制微通道沸腾非稳定性等方面具有较明显的优势，其两相沸腾传热系数可达到铜基微通道的2～5倍。通过传热曲线与高速摄像观察相结合，研究了多孔微通道的沸腾传热机制及转变，结果表明在低热流密度时以核态沸腾为主，在中、高热流密度时主要通过薄液膜蒸发的强制对流沸腾进行传热，流型也由泡状流过渡到环状流。此外，还研究了水力直径、粉末参数对多孔微通道沸腾传热性能的影响机制，为多孔微通道散热器的优化设计提供了理论依据。