水凝胶作为一种高含水量的三维网络高分子,具有较好的生物相容性,受到广泛的关注,但是由于力学性能较差,限制了水凝胶的应用。另一方面,传统的化学交联水凝胶虽然具有较好的力学性能,但由于化学键的破坏过程不可逆,使得凝胶网络不可回复,这也让水凝胶的实际应用受到了诸多限制。因此,提高水凝胶的机械性能以及采用可逆的物理作用进行交联成为了水凝胶研究的两个重要方向。基于这两个问题,我们采用了氢键作为可逆的物理交联,使得凝胶在一定程度上具有力学可回复性和可回收性;并通过提高氢键的密度和引入保护氢键的疏水基团使凝胶网络能稳定地存在于中性的水环境中并具有较好的力学性能。本课题采用两种简单的单体:甲基丙烯酰胺(MAAm)、甲基丙烯酸(MAAc),进行一步共聚,通过调整氢键供体与受体的比例,制备出一系列在水中稳定存在的高强度氢键增强水凝胶。这些凝胶的含水量在45-70 wt%之间,断裂应力在1.2-8.3 MPa之间,断裂伸长率在198-615%之间,弹性模量在2.3-217.3MPa之间,撕裂能在2.0-23.5 kJ/m2之间,机械强度远高于大多数现有的人工合成凝胶。典型的屈服行为在凝胶拉伸的过程中被观察到,表明其为强迫高弹形变。并且该凝胶不含有任何的化学交联,利用其动态键作用可以实现凝胶的形状记忆、溶胶-凝胶转变等功能。这种制备玻璃态高强凝胶的方法可以应用到那些对强度和硬度有要求的系统,在组织工程和生物医用领域具有潜在的应用价值。此外,我们采用双网络(Double-network)技术,制备了一种聚丙烯酸/聚异丙举丙烯酰胺(PAAc/PNIPAm)双网络水凝胶,该凝胶同样是通过两个网络之间的氢键作用来增强力学性能。