金属及其合金广泛应用于航空航天、交通运输及化工等领域,它们的腐蚀会造成巨大的经济损失和环境污染,高效的金属防护方法是其长久广泛应用的基础,受到了工业界和科学界的广泛关注。近年来,自修复防护膜由于其优良的耐腐蚀性、耐久性和自修复性在金属防护领域引起了极大的关注。针对新型自修复膜的改性和开发及机理,已经开展了大量的实验研究,但自修复膜生长和修复过程尚不明确。实验中对瞬态过程的研究较为困难,而理论模拟方法能够从原子层次直接观测作用过程,在该研究中具有一定优势。本文以铝金属作为基底,以PAA和PEI及两者组成的自修复膜为研究对象。采用Bottom-up的研究路线,通过多种不同层次的理论研究方法对PAA和PEI在铝金属表面的缓蚀和自修复膜进行了理论研究。具体工作如下:首先,采用量子化学计算方法研究了PAA和PEI的电子结构性质对缓蚀性能的影响。研究表明:PEI相对PAA具有较低的ΔE、和χ值,较高的、ω和ΔN值均表明了PEI具有更优异的缓蚀性能。质子化PEI分子的计算结果显示随p H的减小缓蚀效率升高。链长对缓蚀剂电子性质影响不大。其次,采用分子动力学模拟了单个PEI分子在羟基化Al（111）表面的吸附,之后进一步采用粗粒化方法模拟了PEI分子溶液在Al（111）表面的成膜过程。研究表明PEI分子在室温下能自发地吸附在金属表面,起到缓蚀作用。该模拟结果和实验报道趋势一致。最后,构建和验证了PAA和PEI在Al衬底和复杂溶液环境中的粗粒化模型及参数,并采用该方法研究了PAA和PEI自修复膜的生长机制和损伤修复机制及影响因素。结果表明:PAA和PEI分子在layer-by-layer自组装膜中会随着扩散逐渐混合。膜层在基底表面的损伤依靠金属对PEI的选择吸附来实现,而上层混合膜自修复通过PAA和PEI的扩散实现。聚电解质的扩散在膜层自组装和自修复过程中均起到主要作用。膜生长影响因素的研究表明,随聚电解质带电量的增加,膜层流动性升高;随聚电解质聚合度的增加,膜层流动性降低。膜性质影响因素的研究表明,随聚电解质带电量增加,膜层流动性降低,即损伤修复速度减慢。随聚电解质聚合度的增加,膜层稳定性增强,流动性降低,损伤修复速度减慢。