Работы и исследования по тепловым трубам в Институте проблем материаловедения им.И.Н.Францевича Национальной академии наук Украины проводятся, начиная с 70-х годов прошлого столетия. Известно, что первые разработки тепловых труб (ТТ) появились в США (1966 г.), в связи с развитием космического приборостроения. Сложность эвакуации тепла, 90...95 % которого необходимо отводить при функционировании и охлаждении космической радио- и электронной аппаратуры, обусловили большой интерес инженеров-теплофизиков к тепловым трубам. Последние, как известно, обладают сверхвысокими теплопередающими характеристиками, что позволяет решать сложные задачи теплоотвода. При этом, за счёт использования ТТ, возможен либо отказ от систем жидкостного охлаждения (с соответствующей заменой на воздушное охлаждение), либо применение совершенно новых, нетрадиционных инженерно-конструкторских решений.
     Как известно разработчикам и конструкторам тепловых труб, важнейшее значение при создании высокоэффективных ТТ, способных передавать (отводить) относительно большие тепловые потоки Qhp при малых значениях термических сопротивлений Rhp, имеет конструкция капиллярной структуры (КС) ТТ. Капиллярная структура должна выполнять две важных функции ТТ: 1) гидродинамическую (транспорт рабочей жидкости-теплоносителя при различной ориентации ТТ в гравитационном поле); 2) теплофизическую (высокую интенсивность теплообмена в зонах нагрева и охлаждения ТТ). Как и во многих теплофизических приложениях, одновременное влияние гидродинамических и теплофизических факторов на суммарный процесс часто является противоположным, т.е., улучшение "гидродинамики" процессов приводит к ухудшению их "теплофизики".
     Известно, что в первых конструкциях ТТ в качестве капиллярной структуры использовались слои металлических сеток. Обоснованием такого применения была доступность сетчатых материалов, так как они серийно производятся промышленностью. Однако сетчатые материалы, как показал опыт их использования в тепловых трубах в качестве капиллярных структур, имеют неудовлетворительные тепло-физические и эксплуатационные характеристики. В частности, характерное для сетчатых материалов неудовлетворительное распределение пор по размерам приводит к срыву устойчивости процессов испарения и кипения в зонах нагрева ТТ, а также накладывает существенные ограничения на величины отводимых ТТ тепловых потоков. Кроме того, сетчатые материалы при изготовлении ТТ обычно укладываются в несколько слоёв, что приводит к образованию локальных относительно больших термических сопротивлений теплоотдачи, в том числе - контактных термических сопротивлений.
     Лучшие результаты, по сравнению с сетчатыми КС, обеспечивают металлические порошковые капиллярные структуры (МПКС). В отличие от сетчатых ТТ, МПКС обладают распределением пор по размерам, обеспечивающим устойчивое кипение в зоне нагрева. Однако и МПКС имеют ряд недостатков. К таковым, в частности, относятся: 1) наличие относительно большого количества закрытых (тупиковых) пор; 2) небольшая высота капиллярного поднятия жидкости; 3) ухудшение проницаемости КС за счёт повышенного гидравлического сопротивления, обусловленного особенностями строения металлических порошковых структур. Первый отмеченный недостаток ТТ с МП КС приводит к так называемому "тепловому гистерезису", возникающему при увеличении и уменьшении значений подводимых к ТТ тепловых потоков. При гистерезисе значения характерных температурных напоров ?Т = Tстенки ? Тжидкости - неодинаковы, что нежелательно для обеспечения нормальных условий термостабилизации охлаждаемых элементов. Второй и третий недостатки ухудшают эксплуатационные возможности тепловых труб.
     Металлические волокновые капиллярные структуры (МВКС), технология изготовления и основные физические характеристики которых разработаны и, в основном, исследованы в Институте проблем материаловедения им. И.Н.Францевича Национальной академии наук Украины под руководством академика А.Г.Косторнова, практически лишены отмеченных выше недостатков. Благодаря особенностям строения, в МВКС отсутствуют тупиковые поры, что исключает нежелательный тепловой гистерезис. МВКС обеспечивают высокие гидродинамические характеристики (хорошую проницаемость, относительно большую высоту капиллярного поднятия рабочей жидкости), также - высокие теплофизические характеристики (возможность функционирования ТТ в режимах устойчивого кипения рабочих жидкостей в зонах нагрева, высокую (за счёт кипения) интенсивность теплообмена, высокие предельные значения (по теплоотводу) критических тепловых потоков. МВКС обладают хорошими физико-механическими и эксплуатационными характеристиками. Технология изготовления МВКС обеспечивает стабильные и воспрозводимые параметры, большой ресурс работы, высокую надёжность функционирования, возможность пластической деформации при конструктивной необходимости. Последнее отличие ТТ с МВКС является важным фактором для практического использования ТТ в реальных системах и конструктивах современной аппаратуры.

     Основные характеристики разработанных в ИПМ НАН Украины ТТ и МВКС следующие:
     1) материалы МВКС - медь, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, нихром;
     2) материалы корпусов ТТ - медь, нержавеющая сталь;
     3) пористость МВКС - 10...97 %;
     4) толщина МВКС - 0,2...10 мм;
     5) длина МВКС - до 4 м;
     6) диаметр исходных металлических волокон - 20...80 мкм;
     7) длина волокон - 2...10 мм;
     8) средний (эффективный) диаметр пор - 10...250 мкм;
     9) максимальный диаметр пор - 20...500 мкм.

     Изготовление МВКС осуществляется методами волокновой металлургии по технологии, разработанной в ИПМ. Основные технологические операции при изготовлении ТТ с МВКС следующие:
     1) изготовление корпусов и деталей для заготовок ТТ;
     2) получение монодисперсных волокон резкой жгутов из металлической проволоки;
     3) гравитационное осаждение волокон;
     4) спекание металлического войлока при заданных температурно-временных режимах;
     5) прокатка листов войлока до требуемой толщины и пористости;
     6) введение заготовок МВКС внутрь корпусов ТТ;
     7) припекание МВКС к корпусам ТТ;
     8) вакуумная откачка изготовленных заготовок ТТ;
     9) заправка заготовки ТТ необходимым количеством рабочей жидкости;
     10) герметизация ТТ;
     11) контроль работоспособности изготовленных ТТ.

     Основные направления исследований ИПМ Нан Украины в области разрабо- ток тепловых труб и капиллярно-пористых структур для ТТ следующие:
     1) исследования параметров порового пространства новых типов капиллярных структур, получаемых на основе волокновых и композиционных материалов;
     2) исследования гидродинамических характеристик слоистых и градиентных капиллярных структур;
     3) исследования теплофизических характеристик капиллярных структур различных типов, получаемых из волокон и композиций на их основе;
     4) исследования теплофизических процессов на металлических поверхностях с нанесёнными на них капиллярными структурами новых типов.
     К таким исследованиям относятся: изучение процессов кипения на поверхностях с пористыми покрытиями в зависимости от их структурно-гидродинамических характеристик; исследование влияния этих характеристик на контактное термическое сопротивление между пористым и сплошным слоями; исследование теплообмена при конденсации рабочих жидкостей на пористых поверхностях.      В последнее время в Институте проблем материаловедения НАН Украины проводятся работы по исследованию влияния микрогравитации на параметры и характеристики тепловых труб, предназначенных для использования в системах космической техники. Известно, что снижение уровня гравитации может оказывать влияние на интенсивность процессов кипения.