材料工业是国民经济的基础产业；新材料是材料工业发展的先导,是重要的战略新兴产业。然当前石化资源为基础的原材料面临不可持续发展的瓶颈,因此高效开发利用可再生、可循环利用的生物质资源,替代部分石化资源,是解决可持续发展瓶颈的有效途径。为充分利用资源丰富的生物质资源材料制造先进新材料,探索生物质资源高附加值利用的新途径,本研究尝试利用有机-无机技术,探索制备了生物质纳米纤维素纤维和纳米纤维素基新材料,并构建了木材-无机纳米复合材料和木材-有机-无机纳米复合材料；然后,从结构表征和性能测试两方面初步分析了各类生物质基材料的微观结构、杂合机理和基本性能,得出如下结论：(1)以紫穗槐、麦秸秆、杨木和桑枝等生物质资源材料为原料,采用高速研磨+高压均质的机械处理方法分别制得直径为5-30nm、长径比为100-1000的纳米纤维素；采用碱性TEMPO/NaCIO/NaBr氧化体系预处理,分别制得直径为2-7nm、长径比为300-1000的纳米纤维素；同一处理工艺下,以紫穗槐纳米纤维素的结构最为精细均匀；相同机械处理条件下,碱性TEMPO氧化体系预处理比中性TEMPO氧化体系预处理制得的紫穗槐纳米纤维素的结构精细均匀。(2)纳米纤维素与无机纳米材料可通过表面官能团间的弱界面相互作用力复合,并保留了两相原始的聚集态结构。其中,纳米纤维素-氧化石墨烯气凝胶的密度可达2.257mg/cm3,孔隙率达99.86%,对亚甲基蓝分子的吸附量达265.6g/g,可成为一种有效的污水净化处理材料；对该气凝胶进行疏水处理后,其对机油的吸附能力可达125g/g,对水的静态接触角可达132.5°,可成为一种有效的油水分离材料；纳米纤维素-四氧化三铁气凝胶的密度和孔隙率分别达7.01mg/cm3和99.71%,磁饱和强度为58.6emu/g,剩磁为5.5emu/g,矫顽力为86 Oe,呈典型的铁磁性；对Cr (Ⅵ)的单位吸附率(单位去除率)可达52.63%,可成为一种较有效的污水重金属离子净化处理材料；纳米纤维素-二氧化硅超疏水纳米纸的静态水接触角高达158°,在食品包装、微流体芯片等领域有潜在用途。(3)分别以木材的微毛细管系统和大毛细管系统为容器,利用Sol-Gel反应,构建了基于细胞壁内的木材-无机Si02纳米复合材料和基于细胞腔内壁的木材-无机Si02纳米复合材料。其中,基于细胞壁内的木材-无机Si02纳米复合材料中,无机纳米Si02以无定形聚集态留存于细胞壁内,并与纤维组分化学键合；无机组分的含量受木材细胞壁中初始含水率影响显著,含水率越高,则纳米Si02的产量越大；经KH550或KH570修饰处理后,该材料的静态水接触角最大可达143°,最大热解温度较未处理木材可提高27℃C,相应的耐磨性和防腐能力也较未处理木材有不同程度的提高；基于细胞腔内壁的木材-无机Si02纳米复合材料中,Si02呈球体状,直径为300nm左右,均匀分布在细胞腔内壁上,与纤维组分化学键合,经疏水物质进一步处理后,该材料的静、动态水接触角均超过150°,达到了超疏水效果。采用溶液共沉淀法,在木材细胞腔中原位产生了Fe304颗粒,构建了基于细胞腔内壁的木材-无机Fe304纳米复合材料,其无机颗粒的粒径为200-300nm,均匀镶嵌在细胞腔内壁上；经疏水处理后,该材料的静态水接触角达到151°,磁饱和强度达到0.53emu·9-1,为超疏水磁性功能木材。(4)分别以MMA、PEG200DMA和GMA-PEG200DMA为有机单体和TEOS为无机前驱体,采用Sol-Gel法,制备了对应的有机-无机纳米复合材料,并依据热稳定性和无机相的分散均匀性,筛选确定KH570的优化含量为20wt%；在此基础上,以GMA-PEG200DMA为单体体系构建了木材-有机-无机纳米复合材料,其中,无机Si02以50nm以下甚至分子水平与有机聚合物均匀复合,有机-无机体与木材化学键合,三相界面复合良好,且体在木材内的聚集态为无定形态；此时,木材-有机-无机纳米复合材料的初始热解温度和最大热降解温度较未处理木材分别提高55℃C和53℃C,呈现良好的热稳定性,其抗弯强度、抗压强度、硬度和防腐失重率分别较未处理木材提高83%、156%、208%和97%,其连续浸水228h的抗胀率高达47%,整体上具有优良的热稳定性、力学性能、尺寸稳定性和防腐性能,可成为一类新型的木质复合材料,在建筑、包装、装修等领域具有潜在用途。