水凝胶作为一类由交联大分子和水组成的高分子材料,具有含水量高、柔软、生物相容性好等特性,使得其在组织工程、药物释放、生物传感和人造器官等众多领域拥有巨大的发展前景。然而,对于大多数水凝胶来说,较差的力学性能限制了它们的进一步应用,力学性能也成为一个关键问题。尽管在开发强韧水凝胶方面研究者们已经取得相当大的进展,但仍然需要使用简单的策略来制备高性能的水凝胶。另一方面,双网络水凝胶作为一类特殊的强韧水凝胶,一直受到科研工作者们广泛研究。但是,根据其增韧的机制来设计宏观双网络水凝胶或复合材料的研究还不多。宏观双网络材料拥有一层宏观的增强网络,并符合双网络水凝胶能量耗散的机制,所以该复合材料不仅可以拥有优异的力学性能还可展现宏观网络层的特性。再者,作为一类特殊的水凝胶,导电水凝胶,可以将电学性能与机械性能融合,在发展柔性智能器件领域有着巨大潜力。水凝胶通常需要涂覆一层介电材料来防止水分的散失和电子器件短路。但是,传统介电材料的拉伸性能都非常有限并低于水凝胶,因此制备出超级可拉伸的水凝胶复合材料用于恶劣工况下的智能传感领域有着重要的意义。针对现有水凝胶存在的上述问题,本论文进行以下研究:首先,我们将聚丙烯酰胺(PAAm)水凝胶与聚氨酯(PU)海绵相结合,合成了海绵增强水凝胶复合材料。水凝胶复合材料的单轴压缩试验表明,复合材料的压缩模量和75%压缩应变下的强度均远高于PAAm水凝胶或海绵材料。为了预测水凝胶复合材料的压缩模量,我们建立了一个理论模型,并通过实验和数值模拟进行验证。其次,我们探索了宏观双网络水凝胶的制备工艺,改进了特定形状下低熔点合金骨架的制备工艺,总结并优化了宏观双网络复合材料制备的条件。最后,我们利用掺杂离子化合物的方法制备了导电水凝胶;利用模板法制备了导电水凝胶纤维;利用蘸涂法,我们在导电水凝胶纤维表面涂覆了一层介电层(聚苯乙烯-聚异戊二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物,PSPI薄层)。最终制备了一种超级可拉伸的导电水凝胶复合纤维,并展示了此纤维的传感特性和可扩展性。