水凝胶是具有三维聚合物网络结构高含水量的软材料。由于含水量高,所以具有很广泛的应用。但是传统的水凝胶不具备对外界刺激的响应性,所以在很多领域的使用就会受到限制。随着人们对水凝胶研究的深入,现在已经开发出了具有对环境刺激响应的“智能”纳米复合水凝胶。这些“智能”的特性在于,随着环境的改变如p H、温度以及光照等的变化,水凝胶就会发生微观上构象等的改变,宏观上物理、化学、体积等的变化。本论文是通过从海洋动物海鞘中提取出海鞘纤维素,酸解得到带负电的海鞘纤维素纳米晶体(TCNCs),然后用直流电场进行诱导。TCNCs在直流电场中因受到电场力而形成梯度浓度,然后引发单体原位聚合生成了梯度水凝胶。通过透射电子显微镜(TEM)观察TCNCs的形貌尺寸分布,通过红外光谱仪(IR)测试水凝胶的合成,通过扫描电子显微镜(SEM)观察水凝胶的微观形貌,通过万能拉力试验机测试水凝胶的力学性能。本论文的主要内容如下:首先用硫酸水解海鞘纤维素得到表面带有负电的TCNCs。然后在直流电场中,由于受到电场力,TCNCs向正极方向移动,在N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)单体以及引发剂、交联剂的混合液中,形成梯度浓度的分布。然后将单体引发聚合,合成TCNC/PNIPAm梯度水凝胶。由于纳米粒子的浓度具有梯度分布,所以聚合物网络结构交联密度具有梯度分布。PNIPAm的聚合物链具有温敏响应,温度变化会引起的聚合物链的亲疏水转变,从而使水凝胶产生收缩和溶胀。纳米粒子的浓度不同引起的水凝胶两侧的聚合物网络交联密度不同,水凝胶两侧产生不均匀的收缩和溶胀,在这个过程中水凝胶就会发生弯曲。这就使得水凝胶具有了温敏刺激的弯曲响应性能。通过带负电的TCNCs在电场中运动形成浓度梯度分布,我们又将它与聚丙烯酸(PAA)以及聚丙烯酰胺(PAm)共聚链复合,合成了TCNC/P(AA-co-Am)梯度水凝胶。由于P(AA-co-Am)的侧基上有羧基,所以它会随溶液p H变化而产生溶胀与收缩。在水凝胶的溶胀与收缩的过程中,不均匀的聚合物网络结构就会在宏观上使水凝胶产生弯曲。这就使得水凝胶具有环境p H变化刺激的弯曲响应性能。这些性能使得水凝胶作为具有环境刺激响应的驱动器的应用潜能。