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多孔膜材料广泛存在于自然界和工业生产各领域,因其体材类似于海绵层且具有筛选作用,故应用于化石原料开采、建材保温隔热、农副产品干燥、催化反应和水处理等领域。因此,对膜材料的热质传递机理进行研究,有利于促进工农业的发展、节约资源、造福人类。目前对于膜材料的研究更多集中于运用实验手段对复合材料进行配比改性,其主要缺点是不确定性因素多,研发周期长、无法预测新材料的性能,尤其对微介观尺度下材料内部的热质传递机理尚不明确。本文则以加湿-除湿海水淡化过程中用到的多孔膜为例,具体以PVDF/Si O2气凝胶、GO-PVP/PVDF复合膜为例子,分别从微观和介观尺度出发,构建了所制备的复合膜的多尺度模型,并对复合膜的导热性能和水分子渗透机理进行了研究。依据所建立的微介观模型,对官能团和材料配比进行了调控,从而改善膜的热质传递性能。本文的主要工作则从以下几个方面展开:（1）针对PVDF/Si O2复合膜,基于交联算法运用原硅酸单体构建了二氧化硅气凝胶分子模型。同时构建了接枝有不同类别官能团（羟基和甲基）和不同比例含量（40%,60%,80%,100%羟基）的PVDF/Si O2界面模型和PVDF材料模型。对所建模型进行反扰动非平衡分子动力学模拟（RNEMD）,获得界面模型沿膜厚方向的温度分布和界面热阻。为了揭示界面热阻背后的物理意义,研究了界面处不同材料的原子振动态密度分布函数（VDOS）。发现当羟基含量为58%时,界面处两种材料的原子振动频率匹配系数最差,不利于热量传递,此时整个复合膜的热导率最低。复合膜的水分子渗透性能的强弱则通过观测水分子在复合膜内部扩散路径的均方位移（MSD）来评价。以上所建模型均只是针对多孔材料中固相部分,要揭示多孔膜整体的性能,需结合孔隙中的传递方程,建立一个固-气多尺度多孔介质数学模型,来获得真实材料的导热和传质系数。（2）针对GO-PVP/PVDF复合膜,构建了（GO-PVP,GO-PVDF,PVDF-PVP,GO-GO）四种不同界面模型,并研究了各界面对整个复合膜的热质传输性能的影响。并基于多尺度多孔介质模型和单元电阻模型建立了不同GO比重下（17%,50%,67%,80%）复合膜热质传递的多尺度模型。研究了四种不同界面,不同GO比例,不同官能团（-O-,-OH,ODA）和GO不同氧化程度对复合膜的传热传质性能的影响,同时研究了膜表面的亲疏水性能。为了揭示石墨烯表面六元环结构的透湿机理,运用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）计算了水分子到达石墨烯六元环表面所需能量为41.6 e V。接枝有其它官能团所需能量值分别为:-O-（37.2e V）,-OH（30.8e V）,ODA（27.6e V）,这远大于热能所能提供的能量（2.5e V）。因此,制备了一种新型多孔GO-PVP/PVDF复合膜,水分子可直接穿透GO材料本体孔洞,透湿性能提高了38%。（3）建立了复合膜热质传递的粗粒化模型。为了能构建具有真实粗糙度表面的模型,提出了一种基于耗散分子动力学（DPD）的“模板法”来构建模拟对象的粗粒化介观尺度模型方法。即依据实验所测的偏度（Skewness,Sk）、峰度（Kurtosis,K）和标准偏差（Standard deviation,Rq）,运用快速傅里叶交换法和Johnson转换系统来重构、获取粗糙界面处各个珠子的坐标。（4）构建了GO-PVP/PVDF粗粒化模型,依据保守力参数和Flory-Huggins相互作用参数之间的关系建立了材料各珠子的力场。根据介观模拟方法和理论,研究了接枝有不同官能团和不同接枝率下GO在PVP中的分散特性,和粗糙接触面对复合膜热导率和扩散系数的影响规律,以及体材料中纳米流道水分子的渗透特性。并对形变下的PVDF膜的传热传质性能也进行了分析。综上所述,本文旨在通过分子模拟并经试验验证,从微观-介观-宏观尺度对用于海水淡化的透湿膜材料的热质传递机理进行研究,为膜性能调控提供理论指导和建议。