纳米尺度的结构成形是纳米技术和纳米制造中的核心工艺之一。纳米压印技术以高分辨率、高效率、低成本的独特优势已经成为具有广泛应用前景的纳米成形工艺方法。压印模板是压印技术的核心要素,压印模板的特性也决定了压印工艺的技术路线和特点。因此,研究和开发新型的压印模板及其相应的新压印工艺是压印技术研究方向的主要课题。常规压印工艺中使用的的压印模板主要采用大硬度的无机材料制成,如硅、石英等。这类模板的缺点较多,如模板材料比较昂贵、自身表面能较高、制作工艺复杂、制作成本高、模板刚度过大不利于进行一步式的大面积压印成形。本文针对压印工艺过程的特点,着重研究了聚合物压印模板制作方法及其相应的压印成形工艺。同时,对于在压印过程中出现的各种缺陷也进行了较为全面的分析和研究。论文的主要工作包括:研究了聚合物模板制作的模铸法工艺,分析了它的工艺机理并对其工艺条件进行了优化。在分析了微纳米尺度下聚合物力学特性的基础上,建立了液态聚合物在微纳米空隙的流动填充过程力学模型。通过对模型的求解,得出了相关因素如真空度、聚合物粘度和表面张力、界面接触角以及尺度效应等对聚合物流动、填充效果的影响规律,从而找到了提高聚合物对母板空隙的填充效果的有效措施。然后,通过模铸法工艺对比实验,分析了诸如真空度、温度和聚合物粘度等因素对聚合物成形质量和力学性能的影响规律,从而实现了对模铸法工艺条件的优化。利用优化的工艺条件,制作了密集、具有纳米图形特征的软聚合物模板。基于软聚合物模板,提出了室温毛细力辅助压印工艺。与常规的压印工艺中基于外部压印力驱动的阻蚀胶填充模式不同,本文提出的基于毛细力辅助压印工艺利用毛细力来实现阻蚀胶对模板特征的填充、复形。针对新的工艺作用机理,采用流固耦合有限元法对毛细力作用下的阻蚀胶的填充流变规律进行仿真研究。在仿真中主要分析了诸如模板特征的占空比和深宽比、阻蚀胶的表面张力、阻蚀胶同模板的接触角、阻蚀胶对模板特征的润湿性等因素对阻蚀胶在模板空隙里的填充模式和填充速度的影响作用,仿真结果发现:毛细力作用下阻蚀胶对模板特征的填充模式基本相同;室温毛细力辅助压印工艺更适宜于小尺寸特征的复形;阻蚀胶对模板特征槽的润湿性同压印力相关。最后,通过室温毛细力辅助压印工艺实验对它的的实际复形能力进行验证。研究了硬聚合物模板及其相应的热固化压印工艺。提出了制作硬聚合物模板的制作方法——柔性导电基底辅助制模法;提出了基于硬聚合物模板的热固化压印工艺,该工艺采用热固化型聚合物或溶剂型聚合物为阻蚀胶,减小了压印力并缩短了图形复制周期。探讨了热固化压印工艺的不同工艺构成和适应性,对于使用聚氨酯模板的热固化压印,以PDMS树脂为阻蚀胶,最终在基底上得到的硅橡胶图形结构可直接构成各种器件;而对改进型的氟碳树脂模板,其优异的综合性能可制作各种复杂纳米级图形结构。通过模板和基底的共形接触分析,说明硬聚合物模板有较强的共形接触能力。分析研究了颗粒缺陷、空气陷入缺陷和UV胶曝光固化缺陷的产生原因、影响因素,并提出了相应的控制措施。颗粒缺陷使模板和基底之间产生了非接触区域,增大压印力、降低模板弹性模量或厚度可有效减小非接触区域的尺寸;通过有限差分法求解联立的气体扩散方程和纳维-斯托克斯方程来分析阻蚀胶中的空气溶解、扩散特性,说明气泡的初始直径、压印压力和阻蚀胶的溶解性能都会影响气泡的扩散和溶解过程;对UV固化压印工艺,通过建立力学模型合理地解释了UV胶缺陷的产生原因以及脱模过程的脱模力随曝光时间延长的现象,提出了采用固化窗口减少缺陷的方法。常规压印工艺主要是对阻蚀胶层进行图形化成形加工的,然后以图形化的阻蚀胶为掩膜,实现对功能化结构层的图形化。本文提出了表面能差异诱导图形化工艺,它可以直接对功能化结构层进行图形化。首先,介绍了表面能差异化模板的制作过程。然后,在分析了液膜在固体表面的去湿方式和机理的基础上,建立和求解了模板、液膜和空气三者的力学模型,得到了液膜在具有表面能差异的模板上发生去湿的条件及其相关因素如低表面能区域的宽度、接触角、液膜厚度对去湿过程的影响规律。最后,采用表面能差异诱导图形化工艺对氧化锌溶胶凝胶预聚体和氧化锌纳米线实现了图形化。