弹性水凝胶是设计生物肌肉,可修复建筑材料,柔性电子设备和硫化橡胶替代品的一种极具发展前途的材料类别。水凝胶领域的基础研究和应用研究主要取决于它们的机械性能（弹性,可压缩性,粘弹性,拉伸强度和破坏应变）、化学多功能性和生物相容性。随着研究者对水凝胶的认知不断深入,水凝胶机械性能的优化及应用领域的拓展已经成为一项前所未有的挑战。本文在疏水缔合水凝胶的体系内部引入保湿性分子氯化钙,开发了一种具有超弹性、耐热抗冻的复合水凝胶。为了探究水凝胶在热能领域的应用可行性,通过分子自组装技术将相变材料聚乙二醇2000封装在疏水缔合水凝胶中,以制备聚丙烯酰胺基定形相变材料。具体内容主要包括:（1）探讨了一种具有超弹性、耐热抗冻的复合水凝胶的制备方法。在聚丙烯酰胺基疏水缔合水凝胶的基础上,将表面活性剂由十二烷基硫酸钠替换为十六烷基三甲基溴化铵,再将氯化钙溶液加至水凝胶前体溶液中,钙离子与原位聚合形成的丙烯酰胺聚合物网络的氨基配位从而构成交联度更高的3D网络骨架,最终制得最大伸长率超出100倍的超弹性水凝胶。突破了疏水缔合水凝胶在暴露环境中易失水的难题,且在-40-50°C的温度范围内仍然保持较高的弹性,解决了水凝胶在低温和干燥环境中的使用受限问题。其耐热性表现为在湿度为15%RH的50°C干燥环境中仍然保持弹性。抗冻性表现为在-60°C的冷冻干燥机中放置3天依然不冻结。此外,当受到明火威胁时,被钙离子锁定的液态水分子可以迅速蒸发并吸收大量热量,而氯化钙无机盐覆盖失水凝胶的表面,形成保护层以避免可燃有机物质与氧气的直接接触。这种双重保护机制使自制水凝胶具有非常优异的阻燃性能,继而使水凝胶应用朝着更加多元化的趋势发展。（2）通过一种流行的分子自组装技术将相变材料PEG2000封装在疏水缔合水凝胶（HAH）中,以制备聚丙烯酰胺基定形相变材料。原位聚合聚丙烯酰胺（PAM）建立了可逆变形三维网络,而填充的PEG2000与聚合物主链中的氨基（–NH2）形成氢键。自制的定形相变材料可拉伸至原始长度的5倍,首次实现了超弹性和相变材料的结合。当环境温度升高至超出PEG2000的熔化温度后,制备的超弹性相变材料依然不会发生液体泄漏。不仅如此,进入凝胶体系的水分子优先被PAM 3D结构吸附,这大大提高了相变材料的抗干扰能力。出色的综合性能使HAH@PEGs智能相变材料在未来具有巨大的潜力。