蚕丝具有超强的强度和优异的韧性，且形成条件温和。随着科技的发展，蚕丝已经从传统的纺织材料转变成应用于不同领域的高性能基质材料，在材料学、医学、光学和电学领域显示出良好的应用前景。越来越多的研究证明丝蛋白优异的综合性能同其纳米组装结构密切相关，对其纳米结构组装调控的深入研究将有利于拓展丝蛋白在上述领域的应用范围。为了阐明丝蛋白纳米结构组装调控机制，本文首先对体内丝蛋白纳米结构进行研究。以此为基础，利用再生丝蛋白水溶液，采用缓慢浓缩的方法，模拟体内丝蛋白的形成过程，研究了体外丝蛋白纳米结构组装过程以及相伴随的晶体结构变化，并探索性地研究了其调控因素。随后，继续深化研究电荷对丝蛋白组装过程的调控机理。最后，在理论指导下，制备了具有优异性能的丝蛋白材料。通过对不同生长时间五龄家蚕腺体内丝蛋白纳米结构进行研究，研究发现在体内存在从丝蛋白纳米颗粒到纳米纤维的组装过程，丝蛋白首先形成纳米颗粒，随后纳米颗粒相互连接形成短线，并在吐丝前最终形成长度在300nm左右的短纤维。根据体内实验结果，体外模拟体内丝蛋白的形成过程，在体外实现了纳米颗粒到纳米纤维的体外重建，研究发现其组装过程不仅是一个热力学过程，同时受动力学因素如电荷、浓度、分子运动性和亲水作用等影响。通过进一步研究电荷对丝蛋白纳米结构组装的调控作用，结果表明电荷分布对不同纳米结构的相互转换具有关键诱导作用。最后，利用缓慢干燥的方法，成功制备了含有取向纳米纤维结构的丝蛋白材料，且其在干态下具有优异的柔韧性，证明可以通过调节丝蛋白纳米结构和二级结构，调控丝蛋白材料的性能。本论文阐明了体内丝蛋白纳米结构的变化过程并探索了体外丝蛋白纳米结构组装和调控机理，并在此基础上，成功地制备了具有优良柔韧性的丝蛋白材料。对溶液体系下丝蛋白纳米结构组装调控机制的研究，在一定程度上丰富了丝蛋白自组装的理论，为应用于组织工程、药物释放、电学和光电信息领域等领域的丝蛋白功能材料的设计提供了理论支持。