碳纳米管具有独特的结构形态和优异的电学、力学等性能，在纳电子器件和金属基复合材料等方面有重要的应用价值。碳纳米管与金属电极之间的电接触是制备碳纳米管器件的关键问题之一，已有的电子束焊接及高温退火等方法，虽然可以在一定程度上降低碳纳米管与金属的接触电阻，但存在操作复杂、效率低等缺点。本论文研究了大面积、规模化的一维纳米材料与金属电极的超声纳米焊接技术，研制了适用于碳纳米管等一维纳米材料规模化焊接的超声纳米焊接设备，设计了大面积的超硬平面和点阵焊头以及高精度的二维俯仰工作台，通过对静压力、超声振幅和焊接时间等参数的调整，可使碳纳米管等一维纳米材料在Ti、Al、Au、Pd等金属上形成良好的焊接。利用lift-off工艺制作了金属微电极，然后用双向电泳的方法在电极间定向排布碳纳米管，从而制备纳米器件结构，研究了排布电压、频率等参数对器件结构的影响。使用X射线衍射仪、半导体参数测试仪和原子力显微镜等多种仪器，对焊接器件的微观结构、电学和机械性能进行表征，得到评价纳米焊接强度和可靠性的方法。电学测试表明，经超声纳米焊接后，器件的接触电阻大大降低。原子力显微镜的操纵结果显示，焊接后碳纳米管与金属电极形成了牢固的接触。研究发现，用面积为1cm~2的平面焊头焊接3英寸硅片上的器件，大约有80%的器件的接触电阻可以降低2~3个数量级，表明在大面积范围内可以高质量的焊接纳米材料。超声纳米焊接技术在碳纳米管场效应晶体管、场发射阴极等纳电子器件方面的应用表明，由于碳纳米管与金属电极的接触性能改善，晶体管的开关比和跨导增大，场发射的开启电压减小，发射电流密度增大，电流稳定性提高。使用熔体搅拌法制备碳纳米管/金属复合材料时，由于熔融金属的表面张力较大，碳纳米管在大多数液态金属中是不浸润的，本文对碳纳米管进行表面改性，用化学镀的方法在碳纳米管表面沉积金属过渡层，作为碳纳米管与金属锡（Sn）结合的媒介，研究不同过渡层（Sn，Cu，Ag等）对碳纳米管与锡之间浸润性的影响。另外，本文使用高能球磨法混合碳纳米管和锡粉，发现在转速为50rpm可以得到碳纳米管分散均匀的混合物粉末，从而利用粉末冶金法制备碳纳米管/锡复合材料。由于复合材料中碳纳米管与金属基体的结合性较好，碳纳米管/锡复合材料表现出较好的场发射性能。