植物纤维作为地球上储存最丰富的生物资源,其主要化学组分是纤维素、半纤维素和木素。在这些组分中,半纤维素和木素是植物细胞壁的重要成分。木素与植物纤维结构中的纤维素和半纤维素共价连接,从而提供结构刚性和物理屏障。另外,半纤维素在其主链和侧链上具有丰富的羟基,这有助于纤维之间的空间排斥并且可以抑制纤维的团聚。纤维素纳米纤丝(Cellulose Nanofibrils,简称CNF)可通过预处理结合机械处理的方法解离纤维而得到。CNF悬浮液通过去除溶剂制成纤维素纳米纸(薄膜),其展现出一些独特性能:高机械强度、高透明度、柔韧性好、质轻和可降解等优点,有望替代传统塑料薄膜。因此,研究天然聚合物(木素和半纤维素)对纤维素纳米纸性能的影响具有重要意义。本文以杨木碱性过氧化氢机械浆为原料,采用“自上而下”的方法调控组分得到全组分(纤维素、半纤维素和木素)、双组分(木素和纤维素;半纤维素和纤维素)以及单组分(纤维素)的纸浆,结合高压均质处理得到其相应的CNF。然后采用简单的砂芯过滤制备全组分、双组分和纯的纤维素纳米纸(RNP、LNP或HNP、CNP)。综合研究了半纤维素和木素组分对纤维素纳米纸透明度、雾度和力学性能的影响。具有优越机械性能的纤维素纳米纸在透明度和雾度性能之间取得平衡,并能有效阻隔紫外线(UV)。结果表明,木素和半纤维素组分在纳米纸中的分布对其透光性、光学雾度和力学性能有显著影响。LNP-1.3和HNP-17.8均表现出较高的光学透明度(>95%)和雾度(>76%)。有趣的是,就光学透明度和雾度的反平衡而言,RNP和CNP的性能令人失望。另外,LNP中残留的木素(17.2-14.7 wt%)导致其在200-320nm内能有效阻挡UV(～100%)。而且,含有木素或半纤维素的纤维素纳米纸具有优异的力学性能,其中LNP-1.3和HNP-5.3拉伸强度分别为148和182 MPa。RNP和CNP的拉伸强度为68.4和46.7 MPa。为了改善LNP的疏水性以及拓宽其UV阻隔范围,采用自吸附的方法将聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,简称PMMA)和阿伏苯宗(Avobenzone,简称AVB)吸附在LNP表面,得到表面吸附PMMA/AVB的木素纤维素纳米纸(简称LPANP)。SEM图像表明,PMMA/AVB均匀地分布在LNP表面上,使纤维素纳米纸具有优异的耐水性(101.8°),这将有利于其在光学材料中的应用。同时,LPANP在全波段范围内(UVA,UVB和UVC)中可以有效的阻隔UV,并且展现出优异的光学稳定性,可以用作UV滤光片。与传统的纤维素纳米纸相比较,LPANP展现出优异的光学透明度(在可见光区域>95%)和雾度(>77%),而且具有良好的湿强度(107.5 MPa)和热稳定性。此外,在吸附PMMA/AVB颗粒后,LPANP疏水性得到了显着改善,实现了从亲水性到疏水性的转化。正是由于这些优良的LPANP性能,使其可以扩展到柔性光电子领域,如太阳能电池、电子器件衬底和抗紫外线膜等。