纳米纤维素是一种可再生型的生物质纳米材料,如何对其进行有效的表界面调控进而在先进功能材料的构筑中充分发挥其优异性能,是生物质纳米材料领域的关键性挑战。纳米综纤维素,作为一种由纳米纤维素和半纤维素组成的复合型生物质纳米材料,近年来在先进功能材料的构筑及应用中展现出优异的表界面调控优势。然而,纳米综纤维素在制备和特性等方面的基础研究依然非常有限,限制了其应用的开发和拓展。本论文从纳米综纤维素的结构出发,探索其制备过程,深入研究其结构和性质的变化规律,理解其在构筑先进功能材料中的表界面调控优势,最终为生物质纳米材料的开发和高值化利用提供理论支撑。本论文的主要内容如下:（1）以蔗渣综纤维素为原料,采用机械法制备了蔗渣纳米综纤维素（HCNFs）,并结合酶处理和碱处理的非衍生化处理方式,对HCNFs进行了结构调控,研究了HCNFs的结构和性质及其在非衍生化处理过程中的变化规律。结果表明:HCNFs的形貌为网络状纳米纤维,单根纤维直径约为13 nm,由厚度约为3.5 nm的半纤维素层包覆直径约6 nm的纤维素纳米纤维组成“包覆型”结构。另外,HCNFs的表面含有丰富的化学官能团和电荷,特别是疏水性的乙酰基。经木聚糖酶和氢氧化钠分别处理后,HCNFs中半纤维素的含量、乙酰基含量、表面电荷量均会降低,但结晶度指数会增加。此外,处理后HCNFs水分散液均匀性降低,而热稳定性及对水的亲和性在经过处理后会增加。（2）基于仿生界面构筑策略,采用自组装的方式,构筑了纳米综纤维素/碳纳米管导电复合材料（HCNF/CNT）,并将其用作液体传感器。研究了HCNF/CNT的导电性能、力学性能、界面结构特征以及传感性能,探索了HCNFs的特性对HCNF/CNT复合材料的结构和性能的影响机制。结果表明:成功构筑的HCNF/CNT展现出优异的导电性能（电导率123 S/m）和力学性能（拉伸强度121 MPa）,并可作为高灵敏度、高稳定性的液体传感器使用。HCNF/CNT优异的导电性能得益于HCNFs表面丰富的半纤维素能够对CNTs产生均匀的分散效果,该分散机制与表面活性剂的分散机制类似,赋予了导电材料有序的结构,降低了界面电阻。同时,半纤维素可作为界面粘合剂,增强两者的界面相互作用,使其获得优异的力学性能。（3）基于界面间协同作用的策略,采用HCNFs辅助超声水相剥离首先制备了氮化硼纳米片（BNNSs）,随后引入液态金属（Ga）对BNNSs进一步修饰,最后与纸浆纤维复合构筑了纸基导热材料。重点研究了HCNFs和Ga的协同作用对纸基导热复合材料的构筑和性能的影响机制。结果表明:HCNFs有效地降低了水相介质的表面张力,增强了与氮化硼的表面浸润性,有利于超声水相剥离过程,进而制备出具有高得率、优异水分散性、完整晶体结构、较少表面缺陷以及较高长径比的BNNSs。通过BNNSs表面上的HCNFs和Ga3+的螯合作用,在BNNSs表面成功引入了具有相变性的Ga。Ga在导热材料中不仅可以桥接BNNSs,降低界面热阻;还可以填充材料空隙,替代空隙中低导热的空气,增强热传导效率。最终,纸基导热材料展现出优异的导热性能(11.78 W m-1K-1)、柔韧性和使用稳定性,并可以作为柔性散热片应用于LED模组热管理。（4）基于“衍生纳米化”的策略,以桦木综纤维素为原料,采用氨基磺酸衍生化与高速机械剪切纳米化相结合的方法,制备了表面硫酸酯化的纳米综纤维素（SHCNF）。研究了综纤维素中双组分（纤维素和半纤维素）酯化反应机制及SHCNF的结构和性能特征。结果表明:SHCNF的形貌为单根纳米纤维,直径约为2～4 nm,长度约为1μm,表面含有丰富的硫酸基团和电荷。经过反应动力学调控（温度和时间）,SHCNF中硫酸基团含量随温度的升高而升高,随时间的增加呈现先上升后下降的趋势。综纤维素氨基磺酸酯化反应过程具备较低的化学反应活化能,且存在纤维素和半纤维素的双组份竞争机制。其中,半纤维素的酯化反应占据主导地位,硫酸基团主要位于半纤维素上。SHCNF具有优异的分散稳定性能、再分散性能、流变性能且构筑的纳米膜材料展现出良好的力学性能和透明性能。