纤维素纳米晶（CNC）是提取自生物质的一种一维纳米材料,其由于独特的刚性棒状结构和表面电荷性质而具有自组装得到独特光学性质的能力。CNC的自组装方法一般有蒸发诱导自组装（EISA）,真空辅助自组装和单轴定向自组装三种。在不同的外力驱动作用下,CNC呈现出不同的组装结构而具有可调控的结构色,可应用于防伪、信息隐藏和光学传感等领域。然而,CNC由于其本身的绝缘性和刚性而使得其在抗静电和力学传感领域的应用受到了限制。为了拓展CNC自组装材料的应用领域,实现纤CNC自组装材料的功能集成,本工作通过将1维的CNC与不同维度的纳米颗粒进行共组装,探究了不同维度纳米颗粒与CNC共分散的稳定性,并从热力学上通过半定量计算对不同的分散稳定性结果进行了分析。此外,针对热力学上不稳定的2维纳米颗粒和CNC的分散体系,进一步研究了CNC尺寸和浓度对2维纳米材料分散稳定性的影响,提出获得成功组装的动力学调控方法。最后,为了提升CNC组装结构色材料的柔顺性并实现发光的增强,将CNC与柔性聚合物进行共组装得到具有力学响应特性的共组装材料,并探究了响应特性的机理。研究发现,CNC由于自身的两亲性特点,可作为疏水碳纳米颗粒（CNP）的固体乳化剂。CNC的表面改性工作证明了亲水性强的CNC更有利于CNP的分散,但CNC只对0维的炭黑和1维的碳纳米管表现出较好的共分散效果,对2维的石墨烯的效果较差,这是由于CNP的不同维度导致的相分离吉布斯自由能的差异。调整CNP/CNC的组合和浓度能进一步通过单轴定向共组装得到表面电阻率不同,且在紫外光照下发蓝光的结构色材料,可应用于抗静电防伪包装材料领域。此外,对易发生相分离的2维黑磷纳米片（BPNS）,通过调整CNC的长径比和浓度,可以实现BPNS和CNC在发生相分离之前完成组装。且CNC通过物理包覆和与BPNS形成新化学键的作用可以使BPNS的化学稳定性提升。通过EISA法并采用较高浓度（1.2 wt%）海鞘壳提取的CNC可以得到BPNS分散分布均匀且具有良好化学稳定性和近红外光热转换能力的复合材料,在红外点火领域有较好的应用前景。另外,通过引入聚乙烯醇（PVA）与CNC进行单轴定向共组装可以实现CNC组装的定向性提升,进而使得CNC在紫外光照下的发光量子产率得到极大的提升。同时,PVA为材料带来了柔性,改变CNC和PVA的比例可以调控CNC的组装阵列结构,进而使得CNC/PVA材料的激发波长和发光量子产率对材料的伸长率表现出响应性,具有光学编码和传感的应用前景。这种响应性产生的原因是拉伸过程中材料内部真空的产生导致材料有效折射率的改变,而发光强度的提升则来自于平行排列的CNC间距的减少。总之,本研究通过将CNC与纳米颗粒和聚合物共组装,实现了CNC与纳米颗粒的热力学与动力学调控,增加了CNC组装结构色材料的功能性,拓展了其应用领域;同时与柔性聚合物的共组装调控实现了CNC单轴定向组装材料的发光增强和力学响应特性,给予CNC组装结构色材料传感和编码的应用潜力。