纳米技术作为引领未来科技革命的核心技术之一,引起了科学界和产业界的高度重视,上个世纪90年代,美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”提出并展示了一种名为“纳米压印”的新技术,它具备高分辨率、低成本、可大批量生产的独特优势,成为最具前景的微纳结构制造技术之一。本论文主要针对纳米压印技术及其在微纳米结构和器件中的应用进行了系统的研究。从纳米压印技术的工艺特点、研究现状、影响工艺的关键因素等方面入手,通过研制基于巯基-烯点击化学反应的新型紫外光固化纳米压印胶及对其物理与光学性能的详细分析,开展了基于巯基-烯压印胶的新型柔性复合压印模板的设计、制备和功能验证等相关研究。在新压印胶和压印模板的基础上,融合其他结构加工技术,发展了多种新型的压印方法和技术,实现了高分辨率、高深宽比、特殊构型的纳米结构的简单低成本制备,将新型的纳米压印工艺应用于微纳米结构和器件的制备中,实现了微纳光学元件的小批量生产和表面增强拉曼芯片的简单制作,为纳米压印技术在大规模工业生产中的实用化提供了理论和技术指导。本论文的主要内容和结论如下:(1)基于巯基-烯点击化学反应机理和纳米压印胶的特殊性能要求,研制了一种性能优良的紫外光固化巯基-烯纳米压印胶,并测量了其组合材料质量比、黏度、固化时间、杨氏模量等参数。通过对其旋涂性能、压印性能和刻蚀性能进行了研究分析,筛选出了性能最优的材料组合,具有低黏度(1~10cp)、快速固化(10~60s)、高杨氏模量(0.1~5GPa)、压印高分辨率(亚80nm)等性能。通过研究了巯基-烯压印胶的表面改性和光学性能,扩展了材料在光学领域的应用。(2)结合巯基-烯压印胶的优良性能和柔性复合模板的独特优势,提出了一种巯基-烯结构层的新型柔性复合模板,通过对新型柔性复合模板的构型设计、加工和功能验证,制备出了不同弹性基底的大面积(3*3cm2)、高分辨率(72nm)的柔性复合模板。基于柔性复合模板的独特特点,开展了曲面压印的实验研究,在凹面结构上压印出了亚百纳米光栅和点阵结构,验证了模板的曲面压印保形、高分辨率、高精度、高保真度的性能。(3)充分利用巯基-烯压印胶的优良性能,融合其他特殊的加工工艺,通过对纳米压印技术进行优化和发展,发展了多种新型的压印工艺,如基于巯基-烯点击化学反应的紫外光固化双层纳米压印技术、牺牲纳米压印模板实现高深宽比纳米结构制备方法、结合粘结技术和纳米压印技术的特殊三维纳米结构制备技术以及基于压印模板诱导龟裂制备纳米通道的方法等,实现了单纯纳米压印技术难以获得的特殊纳米结构的制作,突破了材料和工艺的极限,进一步扩大了纳米压印技术的应用空间。(4)基于纳米压印技术的独特优势,系统分析了其在光学、电学、电磁学、流体力学、机械以及生命科学等众多科学领域的应用前景。利用发展的新型压印工艺,主要开展了在微纳光学元件和表面拉曼增强芯片方面的应用研究,在实验室实现了微纳结构和器件的低成本小批量化生产,为纳米压印技术在工业界的产业化奠定了基础。