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自然界中广泛存在的以荷叶等为代表的微纳复合结构，所呈现出来的优异特性吸引了无数研究者的关注，多种多样的人造微纳复合材料相继涌现，并在光电转换器件、生物分子在线检测、自清洁材料和超粘附表面等多个领域展现了极具吸引力的应用前景。传统的微纳复合制造技术包括自上而下(Top-Down)和自下而上(Bottom-Up)两种方法，但都或多或少地受限于最小光刻线宽、高精度掩膜、低产率和加工面积小等问题的制约，从而限制了微纳复合制造技术的快速发展和更广泛深入的应用。因此，实现一种具有高可控性、无需掩膜、低成本且适用于多种材料的大规模微纳复合制造方法对于微纳米领域的发展具有重要意义。 本论文以微加工技术为基础，通过大量实验探索和理论研究，建立了一套系统的微纳复合制造方法，适用于硅基材料和柔性材料的大规模微纳复合结构制备，工艺简单可靠、兼容性好，且可以批量化和低成本生产，所制备的样品呈现了诸如超疏水、宽带减反射和表面增强拉曼散射等优异特性。同时，采用上述制造方法所得到的柔性微纳复合材料被成功用于高性能柔性纳米摩擦发电机，拓展和加深了微纳复合材料在微能源系统中的实际应用。 论文的主要工作包括以下几个方面: 首先，通过关键参数提取、工作区间确定、工艺参数优化等大量细致深入的实验探索研究，提出了一种基于优化DRIE工艺的无掩膜纳米森林加工技术;并将其与微米加工技术相结合，通过实验探索、机理研究和测试表征，提出并实现了一种晶片级大规模硅基微纳复合制造方法;探讨了硅基微纳复合跨尺度加工过程中的多尺度耦合效应;通过结构优化设计，利用上述方法制备得到了具有优异的超宽带减反射和稳定超疏水特性的硅基微纳复合结构，在光电转换器件和微纳流体领域具有非常广泛的应用前景。 其次，通过硅基微纳复合结构加工技术与柔性材料的图形结构转印工艺相结合，将上述硅基微纳复合制造方法进一步拓展到了柔性材料领域，实现了适用于多种柔性材料的微纳复合结构的单步制造方法，系统地研究了转印工艺的关键工艺参数与转印精度的定量关系;通过有限元法仿真分析，探索并揭示了在柔性材料微纳跨尺度加工过程中的多尺度耦合效应的新现象和基本规律;将密度泛函理论引入聚合物材料亲疏水特性分析中，在分子水平上分析了等离子体修饰对材料表面润湿特性的影响，为等离子体修饰材料表面特性奠定了一定的理论基础;利用这种柔性材料微纳复合制造方法，成功制备实现了两种常用柔性材料的微纳复合结构薄膜(PDMS和Parylene-C);通过液体动力学测试实验及拉曼光谱测试实验，揭示了所制备柔性微纳复合结构的优异疏水特性和显著SERS效应。 然后，将上述柔性材料微纳复合结构引入纳米摩擦发电机加工设计中，实现了一种高性能柔性三明治结构纳米摩擦发电机;提出了器件电学输出的理论分析模型，并给出了数值解析;通过有限元法仿真分析了器件工作机理;通过系统的电学性能测试，分析了器件的频率响应特性和尺寸面积对器件输出性能的影响;通过驱动商用LED验证了器件作为稳定供能单元的实用性。 最后，将所提出的基于微加工技术的微纳复合制造方法进一步引入纳米摩擦发电机领域，提出了两种提升器件输出性能的普适性方法，即单步氟碳等离子体处理和复合式性能提升;对摩擦生电现象的内在机理进行了理论分析，在分子水平上采用密度泛函理论对摩擦材料得失电子能力进行了解析;从加工设备、等离子体气体、基底材料、连续工作、长期测试等各个方面对单步氟碳等离子体处理方法的可靠性、稳定性和普适性进行了系统分析;通过平滑表面、纳米尺度结构、微米尺度阵列结构和微纳复合结构等多种表面结构形貌的对比，确证了增大表面粗糙度可以用于提升器件输出性能的结论，并进一步获得了微米尺度阵列结构起主导作用的新结论;提出并实现了一种新型的r形压电摩擦复合式纳米发电机;最后对上述高性能柔性纳米摩擦发电机的实用性进行了探索，在自驱动传感器、商用电子器件和生物医学微系统领域做了大量创新性的工作。 综上所述，本论文所提出的基于微加工技术的微纳复合制造方法是一种具有普适性的大规模低成本的通用方法，可用于硅基材料和柔性材料的微纳复合结构加工。论文从实验设计、机理探索、仿真分析、测试表征等多方面对这种方法进行了系统地研究，进而制备实现了多种具有优异特性的微纳复合结构。本论文进一步将上述微纳复合制造方法引入微能源系统中，通过理论分析、性能提升和应用探索，提出并实现了多种高性能纳米发电机，并在商用电子器件和系统，以及生物医学微系统领域进行了实用化探索。