微纳掩模制作是进行刻蚀、沉积和改性等微纳加工工艺之前的主要工艺,也是微纳米加工过程中的关键步骤和基础。因此,高质量、柔性、低成本、高效地掩模制作对微/纳机电系统(MEMS/NEMS)、微米纳米技术、微/纳电子芯片、半导体器件等领域的科研和生产都具有非常重要的意义。当前,直写掩模方法是一种可以不依赖掩模版和印模的掩模图案制造方法,其制作工艺较为简单,并且具有较高的掩模制作精度和柔性度。因此,直写掩模方法是微纳掩模制作的重要发展方向。但目前的直写掩模方法在直写原理及机制、直写设备、掩模材料及工艺等方面存在的问题制约了其进一步向低成本、高质量、绿色环保等方面的发展,同时这些也是直写掩模方法能够真正大量用于微纳制造需要解决的关键问题。本文提出一种基于流体可纺性的直写掩模方法,并在直写原理及机制、直写设备、掩模材料及工艺等方面进行研究,更进一步地,深入研究其直写原理的影响因素、直写掩模后的微纳加工工艺以及基于该直写掩模方法的微纳器件制造方法,为实现低成本、高质量、绿色环保地直写掩模及微纳器件制造的目标打下基础。主要研究工作如下:(1)提出了基于流体可纺性的直写原理,并基于流体的拉伸流动、剪切流动、可纺性及断裂等相关理论,通过仿真计算证明了该原理的正确性。同时基于该原理,选择具有合适的纺丝特性、低成本、绿色环保的材料作为直写掩模方法中的掩模材料。(2)基于流体可纺性的直写原理,研究了丝条微结构的制备方法。同时,基于该丝条微结构在亲、疏水基底上实现了亚微米级掩模图案的直写。更进一步地,研制了自动直写掩模实验系统,并实现掩模的自动直写。此外,还研究了钨探针电化学法制备的工艺及参数,并实现了表面光滑整洁,尖端可达亚微米级的钨探针的制备。(3)对基于流体可纺性的直写掩模方法直写了麦芽糖浆掩模(简称糖掩模)的样品进行微纳米加工工艺的研究,并分别制备了金微电极、石墨微结构等结构。同时,通过原子显微镜、扫描电镜及搭建的测试系统对这些微结构进行了测试和表征,均得到较好的结果。此外,通过与光刻胶掩模的对比研究,得出糖掩模具有高质量、绿色环保、易去除、无残留的特点。(4)提出了基于流体可纺性直写掩模的石墨台微纳器件制造方法。同时,通过扫描电镜表征和自回复测试实验,证明了基于该方法制造的石墨台微纳器件表面光滑、无残留物,更重要的是,该方法所制造的石墨台微纳器件与基于电子束直写掩模的石墨台微纳器件制造方法所制造的石墨台微纳器件具有相同的自回复现象、最大摩擦力、最大自回复位移和速度等重要特性,从而说明了该方法制备石墨台微纳器件的可行性,也体现了基于流体可纺性的直写掩模方法的微纳器件制造方法具有高质量、绿色环保、低成本等特点。通过本文提出的基于流体可纺性的直写掩模方法,并在其直写原理及其影响因素、直写掩模后的微纳加工工艺、基于该直写掩模方法的微纳器件制造方法等方面的深入研究。我们初步实现了低成本、高质量、绿色环保且最小亚微米级的直写掩模,并且该直写掩模方法还能高质量地应用于微纳米加工及微纳器件的制造,因此,对微纳米制造的发展具有非常重要的意义。