导电水凝胶作为一种软材料,因其良好的导电性、与人体组织相似的模量以及易加工等优点,已被广泛的应用于电子皮肤、可穿戴设备、柔性传感器和软体机器人等领域。然而,由于传统导电水凝胶韧性较差,制备的传感器在实际应用中难以承受成千上万次拉伸、挤压、扭曲等形变,从而无法保证长期的正常使用。此外,水凝胶固有的亲水性使其在水环境中发生显著的溶胀,使得水凝胶网络结构失效,导致水凝胶基传感器难以满足水下环境的应用。基于此,本论文利用细菌纤维素（BC）作为增强剂,制备了几种多功能纳米复合水凝胶,并作为柔性传感器用于不同场景。从材料组成方面对水凝胶性能进行调控和优化,系统性研究传感器的传感性能,并探索了其在空气中运动监测、水下通讯和水下运动监测等领域的应用。具体研究如下:（1）基于BC、聚丙烯酸（PAA）和胶束,制备了具有优异的韧性、缺口不敏感性和自愈性的纳米复合水凝胶并应用于柔性传感器。BC与PAA之间大量的氢键以及胶束引入的疏水缔合结构,赋予水凝胶优异的韧性(3.5 MJ m-3)、缺口不敏感性(38 k J m-2)以及自愈合性（97%）。水凝胶基应变传感器具有较高灵敏度（GF=2.19）,宽应变检测范围（0-800%）,快速响应（270 ms）和恢复（200 ms）性以及优异的循环稳定性。该水凝胶传感器可用于检测人体的一系列运动,包括大幅度形变运动和微小幅度形变运动。（2）基于BC、PAA、2-甲烷氧基乙基丙烯酸酯（MEA）,构筑了具有优异抗溶胀性、粘附性、温度耐受性、韧性和自愈性的P（AA-co-MEA）/BC有机水凝胶并应用于柔性应变传感器。该凝胶具有较高的断裂伸长率（1880%）、拉伸强度（322 k Pa）、较强的韧性(2.6 MJ m-3)和良好的自愈能力（92%）。P（AA-co-MEA）/BC凝胶与多种基材能形成非共价相互作用,具有良好的粘附性能。二甲亚砜/水共溶剂体系使得凝胶具有温度耐受性,在-50℃～80℃范围内保持良好的机械性能、粘附性和导电性。该凝胶组装的传感器具有优异的传感性能,能够用于人体大形变运动和微小形变运动的监测。此外该传感器在溶剂中具有稳定性和传感性,成功的拓展了传感器在水下的应用。（3）基于BC和聚磺酸甜菜碱（PSBMA）设计并制备具有生物相容性、环境友好、抗溶胀性和粘附性的全绿色纳米复合水凝胶并应用于柔性应变传感器。水凝胶具有一定的断裂伸长率（520%）、拉伸强度（13 k Pa）和韧性(35 k J m-3)。PSBMA链上大量的两性离子基团赋予水凝胶良好的粘附能力。此外,两性离子官能团的较强静电相互作用,促使PSBMA聚合物链段间或链段内发生自缔合,赋予水凝胶优异的抗溶胀性能。基于该水凝胶应变传感器具有出色的灵敏度（GF=2.2）、快速响应（300 ms）和恢复（300 ms）性、低应变监测限（0.2%）、高检测频率（5 Hz）和良好的循环耐久性等性能,可以用于精确监测各种人体运动（大幅度形变和微小幅度形变）。由于水凝胶优异的水下抗溶胀性,该传感器能够适用于水下环境的应用,实现水下运动监测以及通过构建无线智能信息传输系统进行高效水下通讯。PSBMA/BC水凝胶因其生物相容性和环境友好,保证了传感器对于使用者以及应用环境的安全性。（4）在第三部分工作上,将蒙脱土（MMT）引入到PSBMA/BC水凝胶中,通过构筑多重动态相互作用,在不损失其他性能的同时,实现水凝胶机械性能的显著提升。水凝胶仍然具有优异的水下抗溶胀性,适用于水下环境。水凝胶的断裂伸长率、拉伸强度以及韧性均有明显提高,分别为1200%、25 k Pa和243 k J m-3。MMT引入增加了凝胶内部物理交联点,使得PSBMA的运动受到限制,因此水凝胶在水中的稳定性得到提升。基于该水凝胶传感器具有出色的灵敏度（GF=2.3）、快速响应（200 ms）和恢复（300 ms）性能、低应变检测限（0.3%）以及出色的循环耐久性。水凝胶机械性能的提升拓展了该传感器的应变检测范围（0-300%）,可以满足人体各种运动监测。水凝胶优异的水下抗溶胀性,实现了传感器水下的应用。此外,水凝胶依旧保持优异的生物相容性,并在接触式可穿戴设备、可植入传感以及电子皮肤等领域显示出具有巨大的应用前景。