本工作的主要目的是以溶胶型锂藻土作为交联剂，通过冰冻聚合产生孔状结构制备具有快速响应的纳米复合水凝胶（Nanocomposite hydrogels, NC凝胶），引入功能性单体调控凝胶的拉伸性能制备缺口不敏感NC凝胶。研究工作的基本思路是：通过采用冰冻聚合制备NC凝胶，利用结晶的水充当致孔剂作用在凝胶中引入孔状结构，考察冰冻NC凝胶的力学性能、响应速率及微观结构；通过引入侧基小、亲水性更强的丙烯酰胺（AM）和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）共聚，考察凝胶的超拉伸和可回复性，研究具有不同缺口类型和不同缺口长度NC凝胶的力学性能，并观察NC凝胶的撕裂破坏。本工作的主要内容和结果如下：1.以Laponite XLS作为交联剂，NIPAm为单体，成功在-18oC中冰冻聚合制备冰冻聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAm）/Laponite NC凝胶。锂藻土浓度CXLS是决定冰冻NC凝胶性能的关键因素。当CXLS≤6w/v%时，冰冻NC凝胶解冻过程能通过网络的自我完善，提高了自身的均一性、透明度和力学性能，最终断裂伸长率达到900%。相反地，当CXLS＞6w/v%时，冰冻NC凝胶没有在解冻过程中经历网络的自我完善，保持了冰冻聚合形成的不均匀结构，断裂伸长率只有普通NC凝胶的一半。CXLS大于6w/v%冰冻NC凝胶的去溶胀速率和再溶胀速率有着大幅度的提高，例如在50°C下5分钟内可失水70%。因为冰冻条件下结晶的水充当了致孔剂作用，从而在凝胶形成孔状的结构，这种孔状结构也通过扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦显微镜（CLSM）观察得到证实。本工作发现冰冻NC凝胶的性能在CXLS为6w/v%出现转变，因为当CXLS增加到6w/v%以上时，锂藻土片层之间的平均距离将小于片层本身的直径，锂藻土无法自由运动，从而难以通过片层运动重排提高水凝胶的均匀性。本工作制备的冰冻NC凝胶同时具有优异的力学性能和快速温度响应速率。2.以Laponite XLS作为交联剂、NIPAm和AM作为单体，通过原位自由基聚合制备共聚NC凝胶，分别考察其平衡溶胀度、相转变温度、缺口拉伸行为和撕裂能。由于AM分子更为亲水，共聚NC凝胶的平衡溶胀度随着AM含量的增加而增加。当AM含量为2w/v%时，凝胶仍然呈现相转变行为，相转变温度约为40°C。共聚NC凝胶具有超拉伸性，断裂伸长率随着AM含量的增加而增加，当AM含量为6w/v%时，断裂伸长率约为2100%。考察了凝胶的缺口拉伸行为，结果表明有缺口的NIPAm均聚NC断裂伸长率只有原来的50%左右；而引入AM共聚的NC凝胶，对于不同长度的中间或者边缘两种缺口，断裂伸长率与无缺口试样基本一样，具有缺口不敏感性。引入AM共聚使得凝胶高分子链更为柔顺，缺口拉伸时缺口尖端角度能够逐步扩展和钝化是被认为是凝胶具有缺口不敏感性的主要原因。NC凝胶的裤型撕裂自动转变为拉伸形变，撕裂行程远大于凝胶试样的撕裂长度，撕裂能等级为102J/m2，约为化学交联水凝胶的50倍。因此，AM的共聚引入能在保持NC凝胶的温敏性前提下，使凝胶具有缺口不敏感性。