纳米纤维素作为一种天然高分子,表面多羟基的性质使其具有形成强氢键作用的特性,能够与基于氢键作用的超分子体系形成较好的亲和作用,产生相互叠加及协同作用,从而提高复合材料的反应活性,赋予复合材料更多的特性。基于纳米纤维素多羟基的性质,利用具有多重氢键作用或主客体作用的超分子对其进行化学修饰,在分子水平上对纤维素纳米结构进行定向设计与剪裁,引入各种活性基团,通过这些基团可以实现新型纤维素基功能材料的设计,创制出基于纳米纤维素的先进超分子智能材料。本论文针对纳米纤维素制备过程中提取分离复杂、得率低、对环境不友好等问题,采用机械力化学辅助固体酸催化水解的方法制备了纳米纤维素,实现了纳米纤维素制备的绿色、高效及高得率化。在此基础上,利用纳米纤维素表面多羟基的性质对其进行定向修饰,在纳米纤维素中引入具有特殊结构的超分子,基于多重氢键作用或主客体作用构筑纤维基智能水凝胶及膜材料,并对其形成机制进行探索。论文的主要研究成果如下：1、在机械力化学辅助作用下,采用磷钨酸催化水解制备了纳米纤维素,该方法绿色环保、操作简单、纳米纤维素得率高。研究结果表明机械力化学作用能够显著增加纤维素的反应活性,加速水解反应的速率,制备的纳米纤维素得率达到了88.4%,结晶度达到79.6%,长度200-300 nm,直径25-50 nm。2、将纳米纤维素用于糯米灰浆的制备,构筑了纳米纤维素/糯米灰浆杂化材料。研究表明纳米纤维素的加入显著提高了杂化材料的表面硬度、抗压强度、耐冻融性能,其对于生物矿化过程具有调控作用,调控形成的碳酸钙晶体的尺寸、形貌和结构,从而使得杂化材料中各组分之间的结合力增强,这是杂化材料具有优异的机械性能的根本原因。3、将纳米纤维素进行化学修饰,在其表面引入UPy基团,并将其与PVA结合构筑了具有较强力学性能的超分子复合膜。对超分子复合膜的形貌、热性能及力学性能测试结果表明,CNC-UPy在PVA基质中均匀分散,并未产生自团聚现象,CNC-UPy与PVA之间形成了多重氢键结合,导致两者之间的界面相容性显著增强,从而使得超分子复合膜的热稳定性及拉伸强度显著提高。4、采用硫氰酸钾／乙二胺体系溶解纤维素,均相条件下,通过纤维素分子链上的羟基与明胶分子中的氨基及酰胺基形成的氢键结合作用,构筑了具有pH响应性的纤维素基复合水凝胶。采用FESEM、XRD、NMR等分析表明,纤维素和明胶之间形成了较强的分子间氢键作用,复合水凝胶具有显著的pH敏感性。5、碱性条件下溶解纤维素的同时均相接枝β-环糊精,利用环糊精独特的两亲性结构包结聚丙二醇,通过主客体络合作用及氢键作用构筑了具有温度敏感性的纤维素基超分子水凝胶。研究表明,该超分子水凝胶属于逆向温度敏感水凝胶,其最低临界相变温度(LCST)在34℃左右。