水凝胶是一类由聚合物网络和大量水组成的具有三维孔状结构的聚合物材料。在组织工程、伤口愈合、药物释放等生物医学领域具有广泛的应用前景。然而,传统水凝胶因其力学性能差、生物相容性以及组织粘附性等生物功能性的缺乏从而限制了水凝胶的广泛应用。因此,设计具有多功能性的高强韧水凝胶,一直以来是水凝胶领域的研究重点。近年来,利用双网络、互穿网络以及纳米复合型网络等策略解决了水凝胶力学性能差的问题,那么,如何将优异的力学性能与粘附性等多功能特性结合制备力学性能较好的多功能水凝胶已经成为目前面临的主要问题。尤其是在共价网络的基础上,如何将氢键、主客体识别、静电以及超分子组装等非共价作用或者功能单元引入水凝胶网络中,制备具有自愈合性、粘附性、可拉伸性、高的机械性能以及多重响应性等的多功能水凝胶具有重要的研究意义。本论文总共分为四章,分别为绪论部分;基于微凝胶增粘的自愈合、可拉伸、粘附水凝胶的制备及其性能研究;基于微凝胶负载的具有自愈合性以及温度响应性的粘附水凝胶的制备及性能研究;具有抗冻性的高强度粘附性水凝胶的制备及其性能研究。第一章 绪论对弱相互作用的分类、水凝胶的概念以及分类分别做了简单的概述,重点综述了多功能水凝胶的研究进展及在生物医学领域的应用。第二章 基于微凝胶增粘的自愈合、可拉伸、粘附水凝胶的制备及其性能研究将多巴胺(DA)、丙烯酰胺(AAm)和丙烯酸(AAc)用作共聚单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)作为交联剂,经引发剂过硫酸铵(APS)引发聚合,形成悬挂有儿茶酚基团的化学交联网状结构,并在此结构中加入带正电荷的且具有温度响应性的微凝胶使其作为物理交联点通过静电引力的方式作用于化学交联网中。经自由基聚合形成具有自愈合性、可拉伸性以及粘附性的MR/PAAc-PAM-PDA水凝胶。其中,PDA中的酚羟基使得水凝胶表现出粘附性,水凝胶框架与微凝胶弱键集中效应之间的协同作用赋予水凝胶优异的力学性能,同时也增强了水凝胶的粘附性能。另外,微凝胶作为物理交联点,不仅使得水凝胶的力学性能得到了提升,表现出优异的可拉伸性,而且也赋予了水凝胶快速的自愈合性。利用扫描电镜(SEM)对粘附性水凝胶的形貌进行了观察,同时采用万能材料测试仪对粘附性水凝胶的粘附性以及可拉伸性进行了研究。实验结果表明制备的水凝胶具有较好的粘附性、优异的可拉伸性以及快速的自修复性能,可实现反复粘附具有广泛的应用价值。第三章 基于微凝胶负载的具有自愈合性以及温度响应性的粘附水凝胶的制备及性能研究以苯乙烯磺酸钠(NaSS)和丙烯酸(AAc)为反应单体,经热引发自由基聚合形成化学交联网络,得到的聚合物链含有大量的磺酸基团以及羧酸基团,这些基团与固体基底之间可通过π-π堆积以及氢键等弱键作用,表现出优异的粘附性能。在此基础上,结合上部分工作中提到的微凝胶,利用微凝胶与水凝胶框架之间的弱相互作用,赋予水凝胶自修复性能,此外,具有温敏性的微凝胶作为物理交联点也使得水凝胶表现出与其本身相反的温度响应性。因此具有自愈合性、粘附性以及温度响应性的多功能水凝胶的成功制备为其作为可穿戴甚至可植入材料奠定了基础。第四章具有抗冻性的高强度粘附性水凝胶的制备及其性能研究以苯乙烯磺酸钠(NaSS)和丙烯酸(AAc)作为单体进行热引发聚合,得到具有化学交联的聚合物网络,然后向化学交联的聚合物网络中加入生物相容型的聚乙烯醇(PVA),形成了具有互穿网络结构的粘附性水凝胶。但传统的以水为溶剂制备的水凝胶在低温下不可避免的会结冰并失去弹性。为了解决该问题,受自然界中存在的耐冻机制的启发,我们采用水与乙二醇(EG)的混合溶剂制备的有机水凝胶在低温时不会发生结冰现象,即乙二醇的存在降低了溶剂的结冰点,从而使得有机水凝胶表现出抗冻性,此外,由于乙二醇与水、聚乙烯醇链以及聚丙烯酸之间都可能存在氢键作用,多重氢键作用的结合使得有机水凝胶的机械性能也得到了进一步的提升。