金属表面膜可以改变金属的表面特性，赋予金属材料新的功能，从而极大地扩展金属材料的应用范围。如TiO2、ZrO2纳米管及聚苯胺纳米薄膜因其具有更高的比表面积和轻质小巧的特性，能显著提高材料在光、电、磁、热及催化等方面的性能，使其具有广阔的应用前景。然而目前很多金属表面膜的生长机制并不清楚，因此采用高灵敏的原位测试方法研究金属表面膜的生长机制具有重要意义。采用原位椭圆偏振光谱法研究了有机体系中阳极氧化TiO2纳米管的初期生长机制；考察了电解液中含水量、氧化电压对TiO2纳米管初期生长过程的影响。结合FE-SEM结果，采用单层、双层、三层膜光学模型解析椭圆偏振光谱数据，获取TiO2纳米管初期生长动力学参数；增大电解液含水量、升高电压均可加快阳极氧化反应速率；有机体系中阳极氧化TiO2纳米管生长较慢，在氧化时间80s内氧化膜各层均处于不稳定的阶段。采用原位椭圆偏振光谱法研究了无机体系中阳极氧化ZrO2纳米管的初期生长机制；考察了电解液中F-浓度、氧化电压及温度对其初期生长过程的影响。结合FE-SEM结果，采用各向异性膜模型对光学模型进行补充，能更好地解析椭圆偏振光谱数据。结果表明：锆的阳极氧化过程可清楚地分为4个阶段，即阻挡层的形成、孔洞的萌生、孔洞的发展和多孔层的稳定生长；多孔层进入稳定生长阶段后厚度随时间均呈线性增长，氧化膜的生长速率取决于此；增大电解液中F-浓度、升高电压和温度均可以加快阳极氧化反应速率，但不宜过大；F-对纳米管的生成起关键作用；该体系中条件为20℃，20V，0.15M F-时，多孔层可获得最大的生长速率为25.6nm/s。采用原位椭圆偏振光谱法研究了0.2M苯胺+0.5M H2SO4中钛基底上恒电位法(PM)、脉冲电位法(PPM)和循环伏安法(CV)电沉积聚苯胺的过程，结合FE-SEM结果，采用Cauchy模型解析椭圆偏振光谱数据，获取聚苯胺电沉积动力学参数。结果表明：聚苯胺在硫酸体系中的电沉积过程可分为3个阶段，即成核、线性生长和稳定生长；PPM法沉积最快，线性生长期速率达1.1nm/s，聚苯胺膜对电极表面的覆盖率最大且纤维结构清晰；PM法线性生长期速率为0.7nm/s，聚苯胺膜对电极表面的覆盖率低于PPM法；CV法沉积最慢，呈生长和消溶交替的周期性生长，其净生长速率为0.2nm/s，聚苯胺膜对电极表面的覆盖率最小。