生命的离子通道以及离子泵在几乎所有的生命活动中都发挥着重要的作用。向自然学习，构筑仿生离子通道体系不仅能够加深对生命有机体中离子传输过程的理解，也能够促进仿生智能纳米通道器件在很多现实生活中的应用如传感，能源转换，分离等等。在过去的几年中，仿生智能固态纳米通道/纳米孔的研究取得了很大的进展，然而，已经报道的体系大都是基于均质膜体系，他们强烈地依赖具有挑战的纳米限域空间内的修饰过程，体系的功能性相对单一，而且稳定性不好。本论文正是在这一研究背景下，致力于研究构筑基于异质纳米通道薄膜的仿生离子通道和离子泵体系。通过合理地组合具有不同化学组成，结构，表面电荷以及浸润性的功能性纳米通道薄膜，成功地制备了多种具有智能离子传输功能的异质膜，同时也探索了异质膜体系应用在盐差发电中的可行性，本　　论文由以下几部分组成:　　1.构筑了多种具有智能离子传输特性的仿生非对称异质膜体系。首先，通过将多孔嵌段共聚物聚苯乙烯-四乙烯基吡啶膜涂覆在多孔阳极氧化铝膜上，制备了具有酸度响应性的多功能复合膜，该复合膜可以实现超高的离子整流性以及高效的具有离子选择性的离子门控功能，精确地模仿了生命体中的OmpF孔蛋白。接下来，受生命体中的TPRV1通道启发，构筑了一个由嵌段共聚物膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)锥形多孔膜组成的复合膜，该膜体系可以实现酸度和温度协同调控的离子运输，表现出稳定可控的整流性以及阳离子门控功能。　　2.构筑了基于仿生非对称异质纳米通道薄膜的人造离子泵体系。通过在PET锥形纳米通道的大口端涂覆酸驱动的嵌段共聚物膜，小口端接枝碱驱动的聚丙烯酸分子刷，成功制备了仿生的异质离子泵薄膜。通过调节环境pH刺激，复合膜可以成功实现生命体离子泵的三种基本传输功能。作为一个交替门控的离子泵，该体系可以选择性地从嵌段共聚物膜一侧向PET一侧传导阴离子。而且，由于PET锥形纳米通道的大口端是精确可调的，改变大口端尺寸可以改变嵌段共聚物膜与PET大口端相对应的有效孔数量，进而实现对离子门控特性的调控。　　3.构筑了多种基于仿生异质纳米通道薄膜的高性能盐差发电体系。首先将具有高电荷密度的嵌段共聚物膜涂覆在径迹刻蚀的锥形PET多孔膜上，制备了一个可设计的非对称异质膜。当混合海水和河水，最大的发电效率可以达到0.35W/m2，这对于一个具有如此低孔密度的膜材料来说是十分可观的。该复合膜具有良好的离子选择性，并且其特殊的非对称的双极结构可以消除浓差极化，极大地提升了体系的盐差发电性能。接下来，设计了一个由两种嵌段共聚物膜复合而成的超薄异质膜体系，实现了盐差发电功率的显著提高，可以达到2.04W/m2。