手性材料是由于性单元所构成或者本身具有手性形貌的材料。它一般具有独特的光、电、磁以及力学等性能，在生物、医学、高分子材料、纳米机电系统和隐身材料等领域具有良好的应用前景。对于此类材料，其手性形貌形成的物理机制和材料性能是应用中的两个关键问题。本文初步研究了纸条扭转的物理机制和纳米螺旋结构的形状记忆效应和超弹性性能。　　 本文以纸条浸湿-变干过程中发生扭转变形的现象为例，通过简单实验观察了纸条中含水量对纸条扭转程度的影响，还重复验证了Gray关于纸条宽度，裁剪方向对纸条扭转程度影响的实验。通过实验结果，并基于造纸纤维中不同尺度层次的微结构，对纸条扭转这一手性现象的物理机制进行了研究。发现纸带扭转是一种典型的多尺度手性传递现象，它是由于纸条中植物细胞上缠绕的纤维素分子链螺旋结构在浸湿-变干过程中螺旋角度的变化所导致，纸条扭转带的手性形貌参数决定于浸湿过程中的含水量。从仿生的角度，此现象启发我们可以通过控制材料不同尺度的手性传递来有效生成和控制材料的手性形貌，从而调控其性能。例如，高分子材料和凝胶材料手性结构的制备和功能调控。另外，此研究对于揭示自然界中广泛存在的植物手性生长也具有一定的参考价值。　　 本文的另一个工作是研究了具有手性形貌的纳米螺旋结构的形状记忆效应和超弹性性能。基于表面弹性理论和非线性弹性细杆模型，建立了考虑表面效应的非线性杆模型，定量研究了纳米材料表面和截面尺寸对形状记忆效应与超弹性性能的影响。结果表明，表面效应对纳米螺旋带的形状记忆效应和超弹性性能具有明显的尺寸效应。另外，形状记忆效应与超弹性性能可以有效提高纳米螺旋结构的能量存储效率，并且不存在能量损耗。此工作有助于具有复杂空间形貌的纳米线的静态和动态力学分析，对研制基于纳米螺旋结构的能量存储器件有一定意义。