复合材料因为其优异的材料性能而被广泛应用到人类生产生活当中,因此对其的研究和设计具有重要意义。复合材料在自然界分布广泛,大部分生物材料都是含有复杂材料组分和结构的复合材料。本文表征了一种分级叠层生物复合材料一珍珠母的微观形貌、成分、相态、及其整体结构的模量和硬度。通过测试珍珠母在不同温度下的压痕响应、分析了叠层复合材料模量、硬度、韧性等基本力学性质随温度的变化规律及其在热-力载荷下的破坏情况；通过对分级叠层复合材料压痕过程及其受冲击载荷过程的有限元模拟计算,分析了其在压痕过程中的应力分布和破坏方式及其抵抗冲击载荷的结构优越性。以上分析为仿生复合材料设计提供了材料性质参考和分级叠层结构优化的方法指导。本文针对叠层复合材料潜在的增韧有机相聚合物聚偏氟乙烯(PVDF)的制备工艺进行了研究,结果表明静电纺丝方法制备的PVDF纤维具有较高压电相,即β相,后续的热-力后处理将β相含量提高到了90%以上。基于以上研究,提出模型对热-力处理方法中β相增加机理进行了解释,同时探讨了利用β相PVDF设计能量采集器件的方法。最后,结合生物材料高强度高韧性的结构优越性以及压电材料的功能优越性,提出了一种结构-功能复合材料设计的概念。