受到生物体中生物离子通道可以选择性地透过特定种类离子的启发，人们对开发基于纳米孔的合成设备来主动控制离子、流体和生物粒子的传输以及为各种生物传感应用探测小的生物分子的兴趣快速增长。不同于微流体设备，纳米尺度下的离子传输主要会受一些特定物理现象的影响，为了有效设计应用于实际科学生产领域的纳流体设备，对这些物理现象的基础研究是十分必要的。本文对带有pH值可调聚合电解质(Polyelectrolyte，PE)刷的仿生纳米系统中的离子传输现象进行了研究，包括离子传输电导、离子浓差极化（Ion concentration polarization，ICP）、离子选择性和离子电流整流(Ion current rectification，ICR)，主要研究内容如下:　　(1)为了模拟生物系统中的pH值调节性质，将通常采用的聚合电解质层的电荷密度假定为常数且只考虑背景盐离子的模型拓展为考虑了H+和OH-的存在和考虑了聚合电解质链上的界面化学反应的更为一般的模型。运用此模型综合分析了各种溶液浓度、pH值、聚合电解质链的移植密度和外加电压条件下的仿生纳米孔中的离子传输电导，并就其中一些特殊的电导现象给出解释;通过横截面平均离子浓度的轴向变化和聚合电解质层体积电荷密度的空间分布研究了仿生纳米孔中离子浓差极化现象，从而对上述离子电导现象给出深入的解释。这些结果提供了对带有pH值可调聚合电解质刷的仿生纳米系统中离子电导现象和浓差极化现象的更加深入的理解。　　(2)仿生纳米系统中离子的选择性传输离不开外加电压的作用，考虑到纳米孔系统面积较小，施加较小的压力即可产生很大的压强，提出用压力控制带有pH值可调聚合电解质刷的仿生纳米系统中离子选择性的方法，综合分析了溶液浓度、pH值、外加电压和压力对仿生纳米孔中离子选择性的影响。结果表明，带有聚合电解质刷的仿生纳米孔中的离子选择性传输确实会受到压力的影响，且不像电压对离子选择性的影响受到溶液浓度和pH值的制约，且方向不定、速度不可控，压力对仿生纳米孔中离子选择性的影响不受溶液性质制约，且具有方向固定、速度灵活可控的优点。　　(3)针对使用栅电极或在纳米孔表面移植带电聚合电解质链、使用几何尺度不均匀的仿生纳米孔或者施加浓度梯度等方法产生离子电流整流对纳米制备技术要求较高、适用范围小或可重复利用率低等问题，本文提出在含有纳米孔的宏观固态膜壁的上下表面移植带不同性质官能团的聚合电解质链的方法来产生离子电流整流，并综合分析了溶液浓度、pH值和纳米孔的长度对离子电流整流的影响。获得的结果表明，在固态膜壁上下表面移植带不同性质官能团的聚合电解质链确实能在纳米孔中产生离子电流整流，且能产生较强的离子电流整流。此系统中的离子电流整流不仅会受到溶液性质的影响，还会受到纳米孔长度的影响，该结果提供了针对仿生纳米孔系统中离子电流整流应用的新的解决方案和相应的改进方法。