本文提出了一种用于新型被动式3D芯片冷却的微尺寸热管结构,利用镍铬合金面代替芯片构成微通道结构,作为热管蒸发部,研究微通道内的自然对流沸腾换热情况。采用去离子水和R113作为换热流体,镍铬合金面作为换热面,研究了微通道宽度,长度,倾斜角对于CHF的影响。结合前人的研究以及本文实验结果,提出了新的CHF预测公式,发现实验结果和新公式的误差在±30%以内。对于同一尺寸的微通道,采用纳米流体改性表面作为换热面,去离子水作为换热流体,SiO₂纳米流体改性表面对于竖直微通道CHF几乎没有影响,Cu、CuO、Al₂O₃纳米流体改性表面都可以提高竖直微通道CHF,效果依次减小,并且3种纳米颗粒对应的最佳质量分数分别为0.75%、1%、1%;采用镍铬合金面作为换热面,在去离子水中添加表面活性剂SDS,竖直微通道CHF大约提高了38%-72%,水平微通道CHF大约提高了31%-65%,最佳的SDS浓度为2000ppm;采用最佳浓度纳米流体改性表面作为换热面,在去离子水中添加表面活性剂SDS,发现竖直微通道的CHF继续提高,Cu、CuO、Al₂O₃纳米流体改性表面对应的最佳SDS浓度分别为2500ppm,2500ppm,2000ppm。对于不同尺寸的微通道,采用镍铬合金面作为换热面,在R113中添加表面活性剂SDS（2000ppm）,竖直和水平微通道内的CHF分别提高了39%-68%和37%-63%;采用质量分数1%的CuO纳米流体改性表面作为换热面,在R113中添加表面活性剂SDS（2000ppm）,竖直和水平微通道内的CHF分别提高了83%-139%和77%-131%。无论是水平还是竖直状态,当微通道的长度L减小的时候,提升效果愈加明显;提升效果最为明显的宽度为0.05mm。对于同一尺寸的微通道,分别采用质量分数0.75%的Cu纳米流体,质量分数1%的CuO纳米流体,质量分数1%的Al₂O₃纳米流体改性表面作为换热面,在R113中添加表面活性剂SDS（2000ppm）,发现竖直微通道的CHF继续提高,提升效果依次降低。无论是利用纳米流体对换热表面进行改性处理还是在常规流体中添加表面活性剂SDS,换热系数都得到提高,并且换热系数存在一个峰值,峰值处换热系数的提升要大于CHF的提升。