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本文针对高集成度微电子芯片热控问题设计了一种微型环路热管（LHP）散热系统，并提出以一种新型功能性流体—纳米流体为传热工质。重点研究了Cu-去离子水纳米流体和毛细芯结构对微型环路热管系统传热性能的影响。结果表明纳米流体能显著提高强化传热效果，并获得了最优吸液芯结构。主要研究内容有：(1)微型环路热管系统结构设计微型LHP系统由蒸发器、冷凝器、蒸汽管道、液体管道及液体工质构成，蒸汽管道和液体管道均采用透明PU管。将强化沸腾表面微结构和强化冷凝翅片结构应用于蒸发器和冷凝器中，以强化系统的蒸发和冷凝效率；选用多孔金属材料作为毛细芯结构。整个系统无外置的驱动部件，无需外界能量供给。(2)纳米流体的制备及其特性表征采用分散法自行制备了Cu-去离子水纳米流体，并对其在孔隙率为80%的铜纤维烧结毡和紫铜片表面的固液接触角进行了测试及分析。与去离子水相比，纳米流体与铜纤维烧结毡和紫铜片的固液接触角均明显降低，尤其是与80%铜纤维烧结毡的固液接触角将直接由疏水性转变为完全浸润。(3)微型环路热管系统性能测试及分析通过搭建微型LHP系统性能测试系统的平台，以纳米流体作为工质，对微型LHP系统的传热性能进行研究，将其结果与去离子水和无水乙醇的进行对比分析。并以不同质量浓度纳米流体的微型LHP传热性能为研究对象，发现存在一个最佳的纳米颗粒质量浓度。还对不同加热功率条件下质量浓度为1.5%的纳米流体的微型LHP的重启运行性能进行了研究。另外，对四种多孔铜毛细芯结构的微型LHP系统性能进行了对比研究，铜粉末烧结板表现出最佳传热性能。(4)探析纳米流体应用于环路热管的作用机理对纳米流体和去离子水进行沸腾蒸发实验，并对其回收液体的电导率和体积进行对比分析。发现在纳米流体的沸腾蒸发过程中纳米颗粒不会随着蒸汽进入冷凝管内，表明纳米流体主要对环路热管蒸发器内的沸腾传热性能产生影响；纳米流体沸腾蒸发产生的冷凝回收液体的体积比去离子水的高出30.4%，这说明在去离子水中加入纳米颗粒可以强化液体的沸腾传热特性。