随着石油、煤炭等传统资源日益枯竭,环境污染日益严重,绿色环保、可再生、可降解的材料成为了人们关注的焦点。纳米纤维素因其来源广泛、绿色环保、可再生、强度高,可以作为增强改性剂,与壳聚糖(CS)、聚乙烯醇(PVA)复合,提高它们的力学性能及其它性能;也可以作为助分散剂,与石墨烯纳米片、聚吡咯等相互作用,应用在柔性超级电容器等功能材料领域。主要内容如下:(1)为了改性壳聚糖薄膜拉伸强度、耐水性能、耐热性能较差及脆性问题,通过机械混合、溶液浇铸的方法,将纳米纤维素与壳聚糖复合,制备可生物降解的复合膜,研究不同制备方法及纳米纤维素含量对复合膜性能的影响。结果表明,先分散纳米纤维素晶体(CNC)后溶解CS,制备的复合膜效果较好。当CNC含量为3%时,分散性最好,复合膜拉伸强度达到43.02 MPa,断裂伸长率达到41.64%,相较于壳聚糖膜,拉伸强度与断裂伸长率分别提高了13.1%和56.48%,同时CS膜耐水性能和耐热性能也有提高。(2)为了解决发泡聚乙烯醇(PVA)材料机械性能、吸液性能、耐热性能不足的问题,采用交联、化学+机械的发泡技术,将纳米纤维素与聚乙烯醇复合,制备PVA/CNC泡沫,研究CNC含量对PVA/CNC泡沫性能的影响。结果表明,泡沫具有极高的孔隙率,平均孔径在200-300μm之间,无数的大孔小孔相互连接贯通,属于开孔结构,表观密度极低,全部小于0.1 g/cm~3,为高发泡泡沫塑料。干态CNC/PVA泡沫在CNC的添加量为2%时,压缩强度、压缩模量、压缩比强度分别为907.19 KPa、1295.98KPa、12835.87N·m/kg,相较于未加入CNC的发泡PVA性能提高了49.92%;湿态CNC/PVA泡沫在CNC的添加量为2%时,压缩强度、压缩模量、压缩比强度分别为9.04 KPa、12.91 KPa、1127.90 N·m/kg,相较于未加入CNC的发泡PVA压缩强度提高了69.61%,且可循环利用,发泡PVA的吸液性能和耐热性能都有不同程度的提高。(3)为了解决聚吡咯(PPy)、石墨烯纳米片(GNS)制备成导电薄膜太脆,比电容过低,无法用在柔性超级电容器上的问题,用纳米纤维素纤维(CNF)将聚吡咯、GNS@PPy等稳定分散在水中,采用冷冻干燥、压片等工艺制备成气凝胶电极,研究不同气凝胶电极的电化学性能。结果表明,制备的气凝胶电极具有较好的柔性,气凝胶被挤压后依然显示着层层堆叠的结构,形成了良好的三维导电网络,有利于电解液中的离子在其表面吸附和扩散。GNS@PPy/导电炭黑(CB)/CNF气凝胶电极的电化学性能在0.5 A/g的电流密度下,比电容高达331.68 F/g,相较于PPy/CNF气凝胶电极(45.38 F/g)提高了6.3倍。交流阻抗为0.88Ω,在5 A/g的电流密度下循环充放电3000次,仍然有70%的比电容保持率。