目前,水凝胶及智能凝胶材料已经在多个领域得到了广泛关注和应用。但传统的水凝胶内部结构分布不均匀,缺少有效的能量耗散机制,导致其机械性能较差。同时在凝胶材料功能化方面,其独特的结构特点使得其在许多方面更具有优势。通过改进,研究者们制备并合成了一系列高强度的水凝胶和智能凝胶器件,可用于生物体的工程支架、人工肌肉、软体机器人以及光电刺激控制的执行器。本论文以合成高强度水凝胶和可控驱动运动智能凝胶器件为主要研究目的,达成了以下研究目标:为达到水凝胶增强增韧的目的,我们以双网络水凝胶的合成过程为依据,传统的疏水缔合水凝胶作为第一网络,合成过程中丙烯酸十八酯(SA)和甲基丙烯酸(MA)作为单体,选用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为阳离子型表面活性剂,过硫酸铵(APS)和偏重亚硫酸钠(SMS)为引发体系,在溴化钠(NaBr)溶液中胶束聚合得到单网络疏水缔合水凝胶。通过调节单体与表面活性剂的比例,凝胶拉伸强度达到4.5 MPa,撕裂能达到16.6 kJ·m-2。之后单网络凝胶浸泡于含有N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和光引发剂溶液中,反应得到双网络水凝胶,此时凝胶中包含了疏水相互作用、带电基团间的静电相互作用和酰胺基与甲基丙烯酸PMA羧基形成的氢键。两种网络由此相互缠结,使得双网络水凝胶表现出高强度和优良的抗撕裂性,凝胶拉伸强度达到13.6 MPa,撕裂能达到35.01 kJ·m-2,同时对样品进行冷冻处理、热处理、干燥再溶胀后浸泡于乙醇溶液,双网络表现出更优异的抵抗外界环境和抵抗有机溶剂溶胀的能力。在高强度双网络水凝胶的基础上,我们加入了柔性的聚丙烯酰胺链制备三网络水凝胶,将双网络凝胶浸泡于含丙烯酰胺和光引发剂的水溶液中,通过光引发聚合,凝胶内部形成第三网络,此时网络中的疏水相互作用、静电吸引、氢键作用更为致密,凝胶内部三个网络缠结更为紧密,这导致了三网络水凝胶内部含水量有所降低,但同时力学性能更加优异,抵抗外界环境和抵抗有机溶剂溶胀的能力更好。设计凝胶智能器件,分别制备了道康宁184硅橡胶(PDMS)掺杂炭黑/二十烷的PDMS-CB-C20薄膜以及SEBS掺杂炭黑/二十烷的SEBS-CB-C20薄膜,经过与聚酰亚胺(PI)薄膜组合,得到智能凝胶器件,经温度-密度曲线和DSC曲线分析,该凝胶器件在二十烷熔点(36.8℃)左右存在一个明显的密度变化,与DSC曲线中的熔融峰和结晶峰温度范围相吻合。使用近场红外激光对材料进行局部加热,红外显像仪FLUKE Ti110进行温度测量,结果显示,凝胶材料在激光照射时可快速升温至足够温度,当光源离开,温度较快速度下降,这使得凝胶材料的响应过程以较快速度得到执行。