随着生活生产需求的日益提高，高科技产品的更新换代频率越来越快，通过单纯降低尺度来提高材料性能的方法已经不能满足人们对材料的期望。整合单相材料的结构特性及其在不同尺度的独特优势能够最大限度地提升材料的整体性能。大自然是人类最好的导师:生物体中独特的合成环境及分级的结构单元在不同尺度的精细排列，造就了具有各种优异性能的有机-无机复合材料。借鉴生物体对结构单元的调控方法，构筑具有多级结构的纳米复合材料被认为是制备高性能纳米功能材料的便捷途径。探索一种普适而有效的仿生合成方法对于科学进步和工业应用都十分重要。　　本论文旨在通过研究生物材料的可控组装，并以此为基础，探索纳米多级结构的仿生合成的新途径。通过分子层自组装的方法实现了柔性聚合物衬底的功能化，并进一步在官能团表面结合表面活性剂胶束。利用具有不同形状的表面活性剂胶束在双液相界面处诱导碳酸钙的形核和生长，分别获得了球形和六方形的碳酸钙组装体。发现不同形貌的碳酸钙晶体都经历相似的纳米粒子介导的自组装过程。　　借助于营造生物矿化环境的思路，进一步研究了生物矿物碳酸钙和功能材料二硫化钼在细菌纤维素凝胶骨架中的生长情况。通过二氧化碳扩散法，在室温下制备了铜钱状的碳酸钙微晶，并进而研究了其向羟基磷灰石的转化，考察了其生物相容性。采用传统水热法制备了二硫化钼纳米片均匀包覆在碳化的纳米纤维表面的多级结构复合物，证实了前驱体与纤维之间的氢键作用是制备这种MoS2/BC多级结构的关键。通过对其电化学性能的研究，发现S-MoS2/BC被用作一种无粘接剂，无需额外添加碳的锂离子电池负极材料，展示出优异的储锂性能。它具有高的比容量:在1C下的放电容量为1137 mAh/g;良好的循环稳定性:在1C下循环50次后容量依然可以保持在967 mAh/g;和优异的倍率性能。　　受贻贝粘附蛋白的启发，利用多巴胺良好的成膜性及其与金属离子的螯合作用，以MnCO3纳米球为模板，在聚多巴胺层辅助下制备了C@MoS2@C空心球和MoS2/C空心立方体多级结构。研究发现，聚多巴胺不仅可以保护模板，还能与Mo离子发生螯合，从而影响产物的最终形貌和实现MoS2纳米片的原位生长。制得的C@MoS2@C空心球作为锂离子电池负极材料，具有高的充放电容量和优异的循环稳定性能:在0.1 C的电流密度下，初始放电容量高达1373mAh/g，并且经历100次充放电循环之后，仍可保持在876 mAh/g;即使是在1C的电流密度下，充放电容量也能在200次充电循环内不发生明显的衰减。该材料在5C的大电流下也具有接近400 mAh/g的放电容量，具有杰出的倍率性能。　　系列研究证实了表面活性剂胶束功能化的聚合物衬底，能够诱导纳米颗粒组装成为多级纳米材料;而微生物纤维素凝胶骨架和聚多巴胺层辅助的模板法也都是制备纳米分级结构的通用方法。这几种仿生合成方法在一定程度上模拟了生物活体内的材料组装环境，为新方法的设计提供了依据。