随着“十三五”绿色发展理念的推进,生物质资源的科学开发与利用引起了广泛关注。纤维素是生物质材料的重要组成部分,对纤维素资源进行高值化开发和应用,对实现可持续发展有重要意义。本论文以纤维素基材料作为柔性基体,采用界面组装、分子调控等方法制备出纤维素基复合柔性电极材料,探究电极材料的电化学性能和力学性能增强机理,实现对纤维素基复合材料微观形貌和机理性能的优化调控,并探讨其在柔性超级电容器和传感器方面的应用。针对纤维素基材料导电性差的问题,以纸浆纤维为基底,石墨烯作为导电媒介,采用恒温水浴和真空抽滤方法设计合成无胶黏剂、柔性、自支撑的纸浆纤维/石墨烯薄膜电极材料。纸浆纤维疏松多孔的结构为电解质离子提供传输通道,石墨烯赋予薄膜电极良好的导电性。所制备的纸浆纤维/石墨烯薄膜电极面积比电容为683 m F cm-2。采用聚丙烯酰胺（PAM）对纸浆纤维/石墨烯薄膜电极进行改性,氧化石墨烯表面羧基和羟基可以与聚丙烯酰胺分子链上的酰胺基形成氢键结构,提高薄膜电极的机械柔韧性。经500次弯曲折叠循环测试后,电容保持率为87.65%。为提高薄膜电极的能量密度,在纸浆纤维/石墨烯薄膜电极表面电沉积Mn O2纳米颗粒,柔性薄膜基体为电极材料提供了活性位点,有助于Mn O2的沉积。将得到的薄膜电极组装成柔性超级电容器,其能量密度为61.01 m Wh cm-2,功率密度为1249.78 m W cm-2。采用高温碳化法将浆板碳化得到具有导电性碳化浆板,碳化浆板互联多孔的结构为电解质扩散和离子转移提供了多维传输路径,提高了离子的传输速率,将其作为柔性自支撑超级电容器电极的基底,探究天然有机物-单宁酸对纤维素碳基石墨烯导电薄膜电化学性能的影响机理。研究发现单宁酸分子含有大量苯环结构,可与氧化石墨烯发生π-π共轭的相互作用,其苯环上的酚羟基可转化为醌基,发生氧化还原反应,并提供赝电容。在此基础上,采用阳极恒流电沉积法在其表面分别沉积过渡金属氧化物（Mn O2）和导电聚合物（PPy）,并组装柔性非对称超级电容器,其面积比电容为1.383 F cm-2,在10000次充放电循环后,其电容保持率为90.12%。基于碳化纤维素材料导电性高、比表面积大、孔隙结构发达的优点,利用高温碳化法将棉浆纤维碳化并作为基底材料,结合石墨烯的自组装性能,采用一步水热法,制备得到具有高度多孔结构的纤维素碳基石墨烯水凝胶,探究醌类有机物对纤维素碳基石墨烯水凝胶的调控机理和对电化学性能的影响。研究发现胡桃醌分子在氧化还原过程中为石墨烯提供氧化还原活性位点。通过水热法制备的水凝胶电极具有良好的倍率性能,在较高的电流密度下电容保持率达89.75%。蒽醌分子的共轭羰基可与石墨烯形成π-π共轭,调控水凝胶电极的孔隙结构及表面基团,使其形成稳定的三维多孔网络结构。制备的水凝胶电极比电容(490.2 F g-1)和能量密度(36.18 Wh kg-1)均有提高,弯曲折叠1000次后电容保持率为92.15%。棉浆纤维碳化后,纤维素脱除大量含氧基团,并转换为石墨碳结构,赋予碳化棉浆纤维高的导电性及柔性,碳化棉纤维的电导率为12.21 S m-1,将其作为导电填料,聚二甲基硅氧烷作为聚合物基质,制备纤维素碳基高柔性、高灵敏度的压感复合膜。当碳化棉浆纤维含量为35%时,复合膜的电导率为0.43 S m-1,结合其特殊的表面形态结构,可应用制备压阻式传感器。该传感器对应力应变有连续、稳定的响应性能,最大灵敏度为10.8 k Pa-1,在10 k Pa-1的应力下,耐久性超过900次。且能检测到人体微小运动变化如眨眼、手指和肘部关节弯曲、声带肌肉运动等。此外,该复合膜的质量比电容为89.3 F g-1,在可压缩超级电容器电极方面有应用潜力。