随着能源短缺、环境污染等全球问题的日益严重，可再生资源的有效利用受到了越来越多的重视。纤维素作为一种古老的天然高分子材料，以其可再生、生物相容性好、密度低、价格低廉、储量丰富、来源广泛等优势受到国内外研究者的青睐。自然界中有多种多样的纤维素，如木材、棉花类纤维素，动物纤维素、细菌纤维素等。然而，还有一大类纤维素来源很容易被忽略，如玉米芯、小麦、稻草、甘蔗渣和果汁残渣等废弃物。玉米芯是一种常见的农业废弃物，产量极大，可作为纤维素的来源，而不是用于简单地燃烧或堆肥。为了将玉米芯废弃物中的纤维素资源最大程度地利用起来，本论文以玉米芯纤维素为原料，围绕玉米芯纤维素的溶解、纳米化以及功能化利用进行了研究，制备了高附加值的新材料。最后，探究了纤维素纳米晶的绿色制备及其在增强聚乙烯醇方面的应用。　　1.玉米芯纤维素气凝胶、再生膜的制备与研究　　以离子液体为溶剂，研究玉米芯纤维素在1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（AmimCl）中的溶解，以及纤维素溶液分别在三种凝固浴，即水、60 wt％ AmimCl水溶液、乙醇中的再生。继而研究不同水含量的凝固浴对玉米芯纤维素气凝胶和再生膜性能的影响。结果表明，凝固浴中的水含量可以调控纤维素再生凝胶化的速度，从而影响凝胶的结构。以60 wt％ AmimCl为凝固浴时，得到的气凝胶和再生膜的性能最好。气凝胶的网络结构致密且均匀;再生膜具有良好的力学性能和热稳定性，拉伸强度可达96.87 MPa，热分解温度为296℃。因此，从玉米芯纤维素可以得到透明、较高强度、良好热稳定性的纤维素再生膜，可以用于包装领域或其他领域，从而实现农业废弃物的再利用。　　2.玉米芯纳米纤维素的制备与表征　　以玉米芯纤维素为原料，采用本实验室开发的机械化学法，在机械研磨的同时，以己酰氯为酯化剂对纤维素进行酯化改性，可以一步得到纳米纤维素。对比玉米芯纳米纤维素和纸浆纳米纤维素的各项性能，结果表明，与纸浆纤维素原料相比，玉米芯纤维素更易解纤并发生酯化反应，从而得到取代度高、直径小、分散性好的纳米纤维素，这与纤维的微纤结构有关。玉米芯纳米纤维素的取代度可达0.96，直径为1.5～2.8 nm。此外，以玉米芯纤维素为原料，机械化学处理6h，即可得到能良好分散在极性有机溶剂中的纳米纤维素，制备效率的提高，有利于大量生产。　　3.玉米芯纤维素纳米纸的制备与性能研究　　配置玉米芯纳米纤维素在二甲基甲酰胺中的分散液，采用真空抽滤法，制备纳米纸。着重研究不同机械化学处理时间得到的纳米纸的透明性、疏水性、吸水性、结晶度、机械性能等性能。结果表明，随着机械化学处理时间的延长，得到的纳米纸的透明度增加。当处理时间为12 h时，纳米纸的透明度高达89％，且可弯折，有一定的柔韧性。由于酯化改性，纳米纸有一定的疏水性，接触角可达到92°，且吸水量极低，能在潮湿环境中使用。纳米纸也具有较高的力学性能，拉伸强度可达120 Mpa。因此，玉米芯纤维素纳米纸有良好的透明性、柔韧性、疏水性和机械性能，有极大的应用前景。　　4.纤维素纳米晶的制备与应用研究　　将微晶纤维素在水中球磨，再使用离心分离，可得到纤维素纳米晶。此方法简单易行、无需后处理、不使用有机溶剂和化学试剂、绿色无污染。纳米晶的直径为3～10 nm，长度为120～400 nm，长径比为19.7～62.4，产率为20％。由于没有化学改性，纳米晶有较高的热稳定性。然后，采用溶液共混法，制备聚乙烯醇/纤维素纳米晶复合膜，研究纳米晶对聚乙烯醇性能的影响。结果表明，当加入5％纳米晶时，复合膜的力学性能提高了79％，热稳定性也有所提高，且具有较高的光学透明性。