脂多层膜（lipid multilayer），理学-化学-物理化学-生物物理化学-多层膜，当磷脂分子分散于水相时，不经特殊处理，通常在水相中呈现脂多层膜的结构。不同于脂单层膜和脂双层膜的近似二维的形态，脂多层膜是三维结构，它由很多层的脂双层膜叠加而成，在邻近的脂双层膜之间有水层填充。脂多层膜具有重复结构，包括脂双层膜部分和水溶液部分。二者的厚度之和被称为重复间距，它是脂多层膜不同于脂单层膜和脂双层膜的一个重要性质。水层的厚度是由相邻两个磷脂膜之间的相互作用力决定的，主要包括范德瓦耳斯力、水合力以及静电作用力。对于给定的中性磷脂，在确定温度下相邻磷脂膜间的排斥力与吸引力在特定的距离达到平衡。当磷脂充分水合之后，水层厚度与体系中水含量无关。对于带电磷脂，静电排斥作用会导致水层厚度随着水含量的增加而增大。重复间距与膜的组成有关，也与水溶液的组成有关，无论膜中还是水中加入蛋白质等生物分子都会改变脂多层膜的重复间距。脂多层膜的重复间距可以通过X光衍射技术进行表征，同步辐射X射线小角散射（SAXS）是常用的方法，其形貌可以通过低温透射电镜、冰冻蚀刻电镜等手段进行观测。