微液滴限制电化学沉积（Meniscus Confined Electrodeposition,MCED）技术是一种金属微纳增材制造技术。该技术以其加工精度高、应用形式灵活、加工成本低等优点,在生物医学、航空航天、材料科学以及电子信息技术等领域具有重要应用价值。然而,该技术目前存在着MCED系统位移平台不稳定导致玻璃探针尖端开口易碎、MCED系统微结构沉积环境湿度分布不均匀且易变影响微结构沉积速度和沉积质量、玻璃探针提拉速度与微结构沉积速度不匹配导致玻璃探针管口堵塞或微液滴桥断开等问题。因此,本论文在搭建的实验平台系统上,提出了一种适用于MCED系统的位移平台加减速控制方法、设计了一种适用于MCED系统的环境湿度控制模型、研发了一种探针提拉速度与微结构沉积速度相匹配的控制方法。通过这些方法,有效提升了沉积微结构的表面质量,提高了MCED技术微结构沉积过程的可靠性和稳定性。并在实验平台系统上实现了大规模、高长径比微铜柱阵列的制备。论文主要研究工作如下:首先,为了实现基于MCED技术的金属微纳增材制造,搭建了以ZYNQ为核心的MCED实验平台。该实验平台集微纳运动控制系统、高精度信号检测和输出系统、人机交互系统于一体,能够实现厘米级运动范围、纳米级运动精度、微伏级信号输出、皮安级电流信号检测等功能。通过MCED微铜柱沉积实验证明,该实验平台的功能模式和性能指标均能满足后续的研究需求。其次,为了克服在MCED微增材制造过程中,位移运动平台速度突变引起玻璃探针抖动,从而导致玻璃探针尖端撞击导电基底破损的问题。论文分析了位移运动平台速度产生突变的原因,提出了一种适用于微液滴限制电化学沉积系统位移平台的简化S曲线加减速控制算法,使位移平台运动速度连续、无突变。该算法与传统加减速控制方法相比,论文提出的加减速控制方法,使速度曲线更加连续平滑,将玻璃探针在运动过程中的破损率由36%降低至2%,大大降低了玻璃探针在运动过程中的破损率,为MCED微增材制造提供了可靠的前提条件。然后,环境湿度是影响MCED沉积微结构成型质量与沉积速度的关键因素。由于整个MCED微增材制造过程暴露在空气中进行,所以环境湿度不稳定会严重影响MCED沉积过程。针对该问题,论文设计研发了一种MCED环境湿度控制系统,该系统由双气室结构和环境湿度控制平台组成,通过COMSOL软件对该结构进行建模和仿真分析,验证了设计结构的合理性。然后,通过湿度控制实验证明该系统能够在环境温度为25℃的条件下,在5分钟内将沉积区域的湿度控制在预设值,湿度的稳态误差为2.59%,为MCED微增材制造提供了可靠的外部条件保证。最后,为了解决在MCED微增材制造过程中,玻璃探针提拉速度与微结构沉积速度不匹配导致玻璃探针尖端堵塞、微液滴变形,甚至微液滴与基底断开连接的问题。论文构建了一种简化电路模型来表征MCED沉积,通过分析该电路模型,揭示了微结构沉积速度和沉积电流的关系。在此基础上,论文提出了一种反馈闭环控制方法来实时控制沉积电流恒定,从而保证玻璃探针提拉速度与微结构沉积速度相匹配。与传统开环沉积相比,在该闭环沉积方法下,沉积电流的标准差降低了74.4%,微铜柱直径方差降低至0.05μm~2,为MCED微增材制造提供了可靠的内部条件。综上所述,论文从MCED微增材制造过程中的物质条件、外部条件、内部条件三个角度出发。提出的位移平台稳定运动控制方法、沉积环境湿度控制方法、连续稳定沉积控制方法有效提高了MCED微增材制造的稳定性与可靠性。并通过制备高长径比、大规模微铜柱和弯曲铜柱,验证了这些控制方法的有效性。论文的研究成果为MCED实现复杂3D微纳结构的制备奠定了基础,对于提高金属微纳增材制造技术水平以及对生物医学、航空航天、材料科学等领域的发展具有重要促进作用。