纤维素纳米晶体（CNC）由于其卓越的可再生性,生物降解性,机械强度及独特的液晶行为,在纳米填料、生物医疗和水处理等领域被广泛应用。其中最为引人注目的是利用CNC独特的手性液晶组装行为制备彩色膜和具有手性向列相结构的复合膜。目前为止,围绕CNC的液晶行为研究大多集中在棒状CNC。近年来,人们成功制备了球形CNC,即纤维素纳米球（CNS）。针对这种新形态的纳米晶,其是否也能表现自发的液晶组装行为,晶体形貌对纤维素纳米晶液晶组装的影响亟待阐明。鉴于此,本课题首先制备了CNS,对CNS在水分散液中及水挥发后的固体膜中的组装行为进行了详细研究,随后制备了不同长径比的棒状CNC,讨论了晶体形貌对纤维素纳米晶液晶组装行为的影响。主要研究内容如下:1.以纸浆纤维素为原料,首先对纸浆进行预处理,采用超声辅助硫酸酸解法制备了CNS和短棒状CNC,采用硫酸酸解法制备了长棒状CNC,CNS的直径范围在20-100 nm之间,短棒状CNC的长度范围为70-120 nm,长径比为4-18,长棒状CNC的长度范围为180-400 nm,长径比为10-40。三种纤维素纳米晶体均为纤维素I晶型,结晶度都高于85%。CNS的热稳定性要稍好于两种棒状CNC。2.考察了球形和棒状CNC的液相组装行为,研究表明3种CNC的相行为均具有浓度依赖性。伴随类晶体的产生与生长、取向,纤维素纳米晶悬浮液均发生了由各向同性相向手性向列型液晶相的转变,相比于棒状CNC,CNS需要更长的时间进行液晶组装。相变过程中,由于CNS长径比小,粒径分布窄,没有相分离的现象发生,这与棒状CNC显著不同。液晶结构形成后,结构有序性和稳定性较低,高浓度可以产生特殊的十字交叉织构。3.考察了晶体形貌对水挥发后纤维素纳米晶成膜结构的影响,研究表明3种形貌的CNC均能在自然浇铸成膜后得到彩色膜。相较于棒状CNC彩色膜,纳米球彩色膜形成机理还是未知的,但是与其产生的周期层状结构有关。较高浓度的CNS悬浮液在挥发成膜后会产生结构色从而得到彩色膜,垂直膜平面观察是蓝色。CNS膜的断面显示该膜是由平行的周期层状结构组成的,与棒状CNC彩色膜相比,同样的浇铸成膜条件下彩色膜颜色的波长短,内部层周期间距更小。此外,课题最后考察了湿润过程中CNS彩色膜的颜色变化,研究表明随着水分子的渗入,由于层间距增大,薄膜颜色会按照蓝、绿、黄、橙、红的顺序变化,这为纳米球彩色膜作为湿度响应材料的应用提供了理论指导。