纤维素作为自然界中最为丰富的多糖之一，其独特的结构和性质赋予了它广泛的应用前景。纤维素的化学结构式为(C6H10O5)n，由β-D-吡喃葡萄糖单元通过β-1-4糖苷键连接而成，每个葡萄糖基上含有三个醇羟基，其中C6的羟基为伯羟基，C2和C3上的羟基为仲羟基。纤维素的平均聚合度在8000-10000之间。在物理结构上，纤维素的相结构包括结晶相和无定形相，其中纤维素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ晶和下图所示的转化关系是其主要形式。纤维素的液晶态结构由于分子间的氢键网络，呈现为伸直的螺旋结构，通常表现为半刚性分子。纤维素的理化性质包括分子链的柔顺性、溶解性、酯化、醚化、接枝共聚和亲核取代改性。纤维素的应用广泛，包括但不限于水凝胶、膜材料、气凝胶等，具有环保、生物相容性等优点。半纤维素是植物组织中聚合度较低的非纤维素聚糖类，由两种或两种以上的糖基组成，大多数带有短支链的线状结构。半纤维素的结构和性质与纤维素不同，其溶解性、水解性、酯化、醚化、接枝共聚等改性方式拓宽了其在生物、医药、伤口敷料、废水处理和3D打印等领域的应用。复合水凝胶、智能水凝胶和吸附材料是半纤维素改性材料的典型代表。木质素在植物细胞壁内是一种以苯丙烷单体通过β-O-4、β-β、β-5、5-5等共价键连接形成的网状结构高分子聚合物，主要功能是强化植物组织。木质素的结构单元之间的连接主要是醚键和碳碳键。木质素的物理和化学性质包括作为填充和粘结物质的特性，分子量和多分散性、溶解性、热性质以及化学反应活性。木质素的改性方面得到的新材料包括酚醛树脂、聚氨酯、环氧树脂共混、环氧化改性木质素以及木质素填充橡胶等。木质素的最新研究进展主要集中在作为吸附剂、生物质燃烧材料、抗老化材料、抗氧化材料以及生物材料等应用上。
