聚合物水凝胶基致动器是指智能的刺激响应水凝胶,在各种外部刺激时会产生可逆地变形。将诸如pH,光,热,磁场和离子强度之类的外部能量转换为机械运动的水凝胶致动器在近年来引起了极大的关注。为了确保水凝胶致动器在广泛领域中的实用性,需要建立稳定可靠的快速响应和快速恢复性能。已经提出了几种解决方案,例如,使用纳米复合材料在水凝胶中构筑多孔和各向异性结构,以提高响应速度和变形效率。本论文主要从蒙脱土(MMT)与聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)复合水凝胶制备和致动器结构设计出发,设计出高响应速度和高恢复速度的水凝胶致动器。本论文的研究内容主要包括以下部分:1.制备MMT-PNIPAM复合水凝胶,并构筑水凝胶致动器,通过控制MMT含量来控制水凝胶的驱动方向,通过结构设计来提高致动器的驱动多样性。结果表明,MMT含量为0.2 g时该致动器响应可达36°/s,响应幅度可达289°,可通过水凝胶结构设计实现字母“Z”“S”“T”“U”等可控驱动。2.为了解决水凝胶驱动变形后恢复慢的问题,我们在MMT-PNIPAM复合水凝胶的基础上,采用3-氨丙基三乙氧基硅烷水解处理MMT,使其表面正电化,并通过异种电荷吸引作用与亲水性的氧化石墨烯(GO)纳米片牢牢结合。由于GO纳米片的支撑作用,MMT@GO不会堆积的过于紧密而导致水传输通道堵塞,而且本身是亲水性的GO纳米片在水凝胶复溶胀的过程中提供水进入的通路,在20°水中,MMT@GO-PNIPAM复合水凝胶能更快地吸水复溶胀,恢复速度可达59.5°/min。