自然界中许多生物材料，如贝壳等，通常是由矿物薄片和有机薄膜交替组成的具有高度有序的“砖泥”结构的复合材料。这种多尺度多层次的高度有序结构与连续的单一材料相比，具有不仅高强度，且具有高韧性。因此，如何基于这些生物材料的多尺度多层次结构，制备出具有优异力学性能的仿生材料对于先进高性能材料的发展具有十分重要的意义。　　本研究工作模仿珍珠层结构，采用层层自组装(LBL)和化学浴沉积法(CBD)，在单晶硅基底上制备了PE/TiO2纳米多层薄膜，实验采用(100)晶体取向的单晶硅为基底，研究了沉积PE/TiO2纳米多层膜的最佳工艺参数。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、透射及其高分辨透射电子显微镜(TEM/HRTEM)、二次离子质谱仪(SIMS)等对纳米多层膜的形貌、结构、成分进行了系统的表征和分析;采用纳米压痕仪研究了纳米多层膜力学性能，获得以下研究结果:　　(1)采用LBL和CBD方法在单晶硅基体上成功制备出了1～6层(总厚度40nm～240nm)的PE/TiO2纳米多层膜。　　(2)通过透射电镜及高分辨电镜对多层膜的微观结构表征得出:所制备的纳米多层膜是由15nm厚的有机层PE和25nm厚的无机层TiO2相互有序的叠加组成的层状结构;纳米多层膜的表面粗糙度约为8nm。多层膜中无机层由非晶TiO2和部分纳米晶TiO2构成，纳米晶TiO2的晶粒尺寸约为5nm;根据TEM观察可以直接测量出单层复合膜的厚度约为40nm。　　(3)单层PE/TiO2的复合薄膜的最佳制备工艺条件为有机层PE采用PEI/PSS(PAH/PSS)3沉积结构，并且单一聚电解质沉积时间为15min;无机层沉积温度为60℃、沉积时间为3h。　　(4)纳米压痕法研究了最佳沉积工艺条件下制备的PE/TiO2的纳米多层膜的硬度与模量，发现多层膜的硬度随着层数的增加先增加后减小，四层的多层膜硬度达到最大值为0.81GPa;多层膜的断裂韧性随层数的增加先增大后减小，四层时达到最大值约0.4MPam1/2。