水凝胶是由聚合物网络和水构成,并且作为组织工程和医疗器械等生物医药领域的智能材料被广泛研究。在这些应用中,机械韧性和可靠性是水凝胶在组织中承载压力、拉伸和剪切时保持其功能性的必备条件。例如:水凝胶用于人工软骨应具有优良的机械性能以抵抗形变过程中的拉伸、弯曲以及磨损。几种坚韧水凝胶如双网络水凝胶,纳米复合水凝胶和滑环水凝胶是符合上述需求的理想的材料。增强它们的机械性能是需要持续的研究。然而,这些坚韧水凝胶在具有缺陷时的机械性能也值得被研究以确保他们在实际应用中的可靠性以及可持续性。此外,水凝胶的自愈合性能也期望被用于上述领域。氧化石墨烯作为一种新型的2D无机非金属纳米材料,不仅具有良好的电学、光学和机械等性能,还具有含氧官能团可以与聚合物分子链形成氢键,使其成为一种较为理想的合成材料。在水凝胶网络中引入氧化石墨烯不仅可以增强水凝胶的韧性,还能显著增强其机械性能。在本文中,我们使用氧化石墨烯原位生长聚N-异丙基丙烯酰胺纳米凝胶作为交联剂合成水凝胶。这种方法合成的水凝胶其拉断时的拉伸应变超过2500%,拉伸应力高于2 MPa。同时还具有极高的断裂能和抗缺口敏感性,在水凝胶具有1/4缺口时,仍能够延展超过2000%,承受接近1 MPa的拉伸应力。此外,我们还使用氧化石墨烯原位生长金纳米颗粒并吸附N,N-双(丙烯酰)胱胺作为交联剂合成复合纳米水凝胶。这种方法制备得到的水凝胶具备超强的机械性能和韧性的同时,由于水凝胶内部网络结构中的金硫键具有可逆性,因此,这种水凝胶具备一定的自愈合性能。在人工将这被所得的水凝胶切开后在断面出照射近红外光2 min后,得到的自愈合水凝胶的拉伸应变超过2000%,拉伸应力高于1 MPa。这些都表明氧化石墨烯复合水凝胶具备优良的发展前景。