由于低碳经济和可持续发展的需要,基于生物质的材料已引起人们的广泛关注。蚕丝蛋白和胶原蛋白等天然蛋白类高分子已经广泛地应用于食品、包装、环境、生物医药、组织工程等领域。但如何设计和优化这类天然蛋白类资源的“结构-性能-功能”关系是该领域的一个关键问题。本文以具有多层级结构的蚕丝蛋白和胶原蛋白等天然蛋白为原料进行材料构建。研究了这些蛋白材料的“结构-性能-功能”之间的关系,以期为更好地利用这些材料提供理论指导。本文的主要研究内容如下:（1）利用荧光法、原子力显微镜、纳米红外、WAXS和AFM-DMT技术研究了丝蛋白的热诱导自组装,并对热诱导自组装丝微纤的形成、结构和力学性能等基本问题进行了研究。结果表明,热诱导自组装的动力学主要涉及成核依赖的聚集和β-sheet的快速形成过程,组装过程中分形生长和伸长生长之间存在竞争关系。短期组装受分形生长的内在趋势控制,而长期组装主要受伸长生长控制。热诱导自组装的蚕丝微纤和乙醇诱导自组装的蚕丝微纤表现出非常相似的二级结构和力学性能。以上研究揭示了热诱导丝蛋白纤维组装过程机理,为从分子尺度构建及设计丝蛋白材料提供了理论依据。（2）通过水热法对丝蛋白溶液及热诱导而成的丝微纤进行处理,通过改变水热处理的时间和温度,探讨出水热处理导致丝结构转变的实验条件,并在不同固-液界面上对其进行自组装行为研究。结果表明,水热处理的时间和温度为160℃/12 h。在较疏水的金和碳表面,不能自组装形成有序结构,在硅片、玻璃片等表面能自组装成规则有序的阵列结构。以上研究为丝蛋白在固-液界面自组装提供理论指导。（3）基于天然胶原蛋白的多层级结构,利用在Na OH/尿素水溶液中采用冻融循环的方法从牛皮中提取胶原微纳纤维。通过SEM、TEM等技术对胶原纤维的形貌进行表征,通过真空过滤的方法构建了胶原膜材料,并研究了胶原膜的光学和力学性能。结果表明,拆分所得的胶原微纳纤维的直径范围为135-185 nm,长度>121μm。胶原膜拉伸强度范围0.43-1.10 MPa,拉伸应变范围40-68%。由于胶原纤维具有天然的聚集态结构,致使胶原膜在水中及酸、碱溶液中具有良好的结构稳定性。膜的光学行为可随所浸泡水溶液的p H呈现可逆性的变化。本工作为胶原的加工和材料构建提供了一种新途径。