浸润性是固体表面一个重要的性质，随着超浸润表面研究的不断深入，智能浸润性材料由于具有智能响应性、可控性而受到广泛关注。形状记忆材料(SMP)能够感知外界刺激并作出相应的形态变化，在智能超浸润领域显示出极大的优势。但是目前形状记忆超浸润智能材料的研究主要集中于热、光等响应性SMP，其在无损液滴操作、生物医药等应用领域受到一定限制，因此研究基于新型SMP的浸润性智能调控是必要的。本论文构筑了一种快速水响应性形状记忆聚氨酯-纤维素纳米纤维(PU-CNF)复合材料，并以此为基础制备出新型的智能响应性形状记忆超浸润材料，利用形状记忆性能对其表面的微观结构及宏观浸润性进行了智能、可逆控制，并对超浸润智能材料在微液滴操纵、微反应器等领域的应用进行了研究。
　　采用硫酸酸解的方法制备了细菌纤维素纳米纤维(CNF)，并利用溶剂铸造技术将CNF引入到聚氨酯基体中，进而构筑出具有快速水响应性形状记忆性能的PU-CNF复合材料。对其微观结构进行了测试及表征；对复合材料的水响应性形状记忆性能进行了研究；采用模型拟合结合机械性能表征对其水响应性形状记忆机理进行了分析，并且展示了复合材料在水中智能抓捕方面的应用。结果表明：CNF在聚合物基体内部能够形成刚性渗流网络，CNF的引入增加了材料与水的亲和性，水分子的吸附和解吸能够引起CNF渗流网络的形成和解体，同时结合聚合物基体PU良好的弹性回复性能，赋予了复合材料快速、高效的水响应性形状记忆性能。
　　基于水响应性形状记忆PU-CNF复合材料，在其表面复合微阵列化的超疏水层(s-PU)，制备出超疏水形状记忆可调粘附性智能材料(s-PU/PU-CNF)，并对其表面的粘附性进行了智能调控。基于材料的拉伸-回复形状记忆性能，对微结构表面的微阵列间距进行了可逆调控，实现了微结构表面水滴粘附状态在超疏水粘附和超疏水滚动之间的智能、可逆转变。受壁虎脚脚趾垫结构及可调粘附功能的启发，基于PU-CNF基底(“肌肉”)的弯曲-展开形状记忆性能，实现了s-PU表面(“皮肤”)微阵列排布方式在平面和曲面之间的可逆转变，调控表面液滴在超疏水高粘附和低粘附状态之间转变。基于形状记忆智能粘附性能实现了材料在微液滴操纵、微反应器等领域的应用。得益于材料的形状记忆能力，不同的拉伸应变/曲率及对应的粘附状态能够被有效固定或记忆，不需要持续的刺激或外力供应，克服了以往此类材料需要持续外力或外部刺激的缺点。
　　通过在形状记忆PU-CNF复合材料表面引入微纳米分等级结构的微阵列层，获得了形状记忆超疏水复合膜(h-PU/PU-CNF)，对其微结构表面的浸润状态进行了智能调控。基于复合材料的拉伸-回复形状记忆性能对其表面的微阵列间距进行调控，实现了表面浸润性在超疏水-疏水状态之间的转变。另外，基于O2等离子体处理-加热处理，对表面化学组成进行可逆控制，实现了超疏水-超亲水浸润状态之间的可逆转换。将两者进行结合协同调控，实现了表面浸润性在疏水-亲水和超亲水-亲水多个状态的可逆转换。由此，基于水响应性形状记忆复合材料，在同一个表面上协同调控表面微观结构和表面化学组成，实现了超疏水到超亲水多重浸润状态的可逆转变。