水凝胶是一种具有三维交联网状结构的材料,能在膨胀状态下保留大量的水或者生物流体,在生物医学等领域有着广泛的应用前景。其中,聚乙烯醇（PVA）水凝胶由于毒性低、生物相容性好等优点被广泛应用于医药、环保、日用化工等各个领域。然而水凝胶低的力学性能限制了其应用。基于PVA分子的结构设计和功能化应用,本论文进行了以下工作:（1）首先对PVA进行蒽接枝改性,在聚合物链上引入疏水基团,得到一种两亲性分子。本文利用二甲基亚砜（DMSO）/N,N-二甲基甲酰胺（DMF）混合溶剂制备有机凝胶,然后通过水交换得到水凝胶。该方法可以克服非水溶性聚合物制备水凝胶的困难。经过改性后的聚乙烯醇水凝胶由于同时存在氢键交联和疏水缔合作用,其力学强度得到了显著提升。其中,AnPVA9的断裂强度提高了将近14倍,断裂伸长率提高了1倍。该水凝胶还有着优异的耐水性能,即使在高温水中长时间浸泡也不存在溶胀和力学性能降低现象。温度和溶剂变化可以调控水凝胶内的氢键和疏水缔合作用,从而改变其力学性能并使得水凝胶具备基于温度和溶剂响应的形状记忆效应。由于所制备的水凝胶是物理交联网络,还可以对其进行循环重塑。本文基于分子结构的设计,制备了单一组分的增强增韧水凝胶。在此基础上,可以进行一系列的改性、复合等功能化研究,制备出性能优异的智能化水凝胶,有利于水凝胶在实际应用领域的发展。（2）太阳能蒸发系统是比较流行的太阳能转化技术,可以用在太阳能发电、海水脱盐等工业领域。碳纳米管（CNT）材料的光热转化和导热性能十分优异。本文所制备的AnPVA水凝胶力学性能优异,并且分子中蒽的π-π共轭结构可以很好地分散碳纳米管。因此,我们制备了AnPVA/CNT的DMF分散液并通过上述方法制备了复合水凝胶。与传统双层海水蒸发膜材料相比,该水凝胶兼具水分吸收和光热转化蒸发水两种作用,工艺更为简单。经过对该复合材料的太阳能光热转化水蒸发研究发现,AnPVA/CNT复合水凝胶有着优异的光热转化效果。该水凝胶相较于纯水蒸发,将水蒸发的速率提升了近1倍。该水凝胶优异的力学性能,保证它能够被长期稳定的使用。