经过近二十年的发展,层层组装(Layer-by-layer assembly)已经成为一种相对比较成熟的制备多层膜的技术。由于其具有操作简单、成本低廉、几乎可以在任意基底上沉积、适用性强以及组成和结构容易调控等优点而得到广泛的研究,并成为最具有应用前景的构筑功能性膜材料的制备技术之一。层层组装技术的成膜物质丰富,包括聚电解质、有机和无机微粒、生物大分子以及带有寡电荷的有机小分子、低聚物、树枝状分子等在内的众多物质均可以作为构筑基元制备层层组装多层膜。层层组装多层膜的功能化可以通过改变构筑基元的种类、组装的方法以及对制备的多层膜进行适当的后处理来实现。本论文主要是通过改变构筑基元的种类,制备了不同种类的多层膜,并为实现其功能化展开了一系列的研究工作。在第一章的文献综述中,我们首先对超分子化学作了简要的介绍,并对目前层状组装技术的成膜推动力进行了总结,包括静电力、氢键、卤键、主客体相互作用、配位键、电荷转移相互作用、共价键、生物特异性相互作用以及多种推动力的协同作用等等。其次,我们对交替沉积技术以外的制备多层膜的方法进行了介绍,包括旋涂-层层组装技术、喷涂-层层组装技术、动态微流体层层组装技术等等。再次,我们介绍了用于层层组装多层膜的构筑基元的拓展。另外,我们对多层膜的功能化研究进行了比较全面的介绍,例如生物医学领域(抗菌性、药物装载与控制释放、组织工程方面的应用)、减反射薄膜、防雾防污膜、防护性(抗腐蚀、抗刮擦)涂层等。最后,介绍了层层组装自支持多层膜的制备方法及其应用。在第二章中,根据聚合物微凝胶可以在浸润性差异很大的各种不同的基底上沉积的特点,我们首先利用原位还原方法成功地制备了含有银纳米粒子的聚合物微凝胶(Ag@PAH-D);再利用此种微凝胶的独特的粘附性与负电荷的聚合物聚苯乙烯磺酸钠(PSS)在塑料基底上进行交替组装,成功地在疏水的塑料表面上制备了载银微凝胶Ag@PAH-D/PSS多层膜。利用紫外可见光谱跟踪成膜的过程,并对微凝胶多层膜的抗菌效果以及膜的稳定性进行了系列的研究。根据实验结果,我们发现载银微凝胶多层膜的组装是线性的过程,这种制备在疏水性的塑料表面上的载银凝胶多层膜具有良好的抗菌效果,同时具有很好的基底粘附性,而且非常稳定,膜的抗菌能力可以通过控制多层膜的沉积层数而方便地进行调控。在第三章中,我们结合层层组装技术和离子剥离方法,发展了一种高机械强度的自支持多层膜的制备方法。首先利用层层组装技术,将聚阴离子(PAA)和对紫外光敏感的聚阳离子(DAR)进行交替组装,制备了PAA/DAR多层膜,并利用紫外光对多层膜进行交联,大大地提高了膜的稳定性;再利用离子剥离技术,采用两种不同的剥离溶液(1M的NaCl和pH=11的NaOH溶液)都成功地制备了相应的PAA/DAR自支持膜,对比两种剥离溶液在制备自支持膜的过程中对自支持膜形成的影响,研究了制备自支持膜的剥离机理,发现pH=11的NaOH溶液可以快速剥离多层膜但会部分的破坏膜的结构,而1M的NaCl溶液剥离时间较长但不会破坏膜的组成结构。最后,对PAA/DAR自支持膜的机械强度的测试,发现在盐溶液中制备的自支持膜比碱溶液中得到的自支持膜的机械强度要高,具有良好的机械性能,在实际应用中具有非常好的前景。在第四章中,我们以聚丙烯酸—单宁酸复合物(PAA-TA)与聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)作为膜的构筑基元,利用层层组装技术制备了PAA-TA/PAH多层膜。通过紫外可见光谱和石英晶体微重量天平(QCM)的检测结果,证明多层膜的组装行为是非线性的。将所制得的复合物多层膜经过加热交联,可以使多层膜的机械性能得到增强,并在加热的同时可以使膜中的TA受热分解掉。交联后的PAA-TA/PAH多层膜采用离子剥离的方法可以制得面积较大的,稳定的自支持膜。该自支持膜可以不依托于额外的支撑物而单独支撑高于本身重量万余倍的水,说明膜机械性能很好;同时,该自支持膜对离子的透过也是有选择性的,可以选择性的透过尺寸较小的阳离子,而阻隔阴离子以及尺寸较大的阳离子。这部分工作对制备新型的选择性渗透膜有着指导性的作用,拓宽了选择性渗透膜的应用范围,这种具有多选择性渗透能力的自支持膜有望在离子以及染料分离中得到广泛的应用。