形状记忆水凝胶是一种具有良好可调性和可加工性的通用材料,在儿童玩具、智能可穿戴和软体机器人等领域有着广泛的应用。然而,单一的形状记忆水凝胶在外界应力作用下容易受到不可逆损伤,严重限制了其广泛的应用,本文从不同的触发机制（如:基于离子作用、疏水作用的水触发,基于亚胺键、离子键的p H和金属离子触发以及明胶水凝胶的温度触发等）出发,将形状记忆及自修复性能同时引入水凝胶材料中,并开发了水凝胶的潜在应用。主要研究结论如下:1、为了使水凝胶具有形状记忆性能及对温度的响应能力,本章将温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺与两性离子共聚,通过氢键、离子相互作用以及疏水作用之间的协同作用,形成具有水驱动的形状记忆性能以及透明度随着温度改变而自动变化的离子水凝胶（NIPAM-DMAPS）。水凝胶能够在20%Na Cl水溶液中固定临时形状（20min以内）,并在去离子水中恢复永久形状以及透明度（5min以内）。通过改变NIPAM与DMAPS之间的配比,水凝胶在不同区间温度内能够完成透明度的自我变化。由此,我们将NIPAN1-DMAPS2水凝胶放在两层透明玻璃之间的夹层中,制备了一种“三明治”结构的智能窗户。水凝胶的上限透明温度在10℃-30℃之间可调,且透明度均在80%以上。同时水凝胶的形状记忆性能也使得这种智能窗户的透明度可以通过Na Cl溶液进行人为干预。2、通过一步聚合法制备具有多种形状记忆特性的自修复水凝胶。将动态静电相互作用的物理网络和亚胺键提供的化学网络的协同作用,使得水凝胶具有优异的可拉伸性、拉伸断裂强度和自修复特性。通过可逆的物理交联点的构建,水凝胶的临时形状能够在两种不同类型的刺激下固定:p H值和金属离子(Ag+、Zn2+等等),最短形状固定时间为15秒。此外,该水凝胶还被用于制作电阻式应变传感器和电容式压力传感器,两种传感器均具有高灵敏度、稳定性和可循环性。该传感器可以检测各种类型的人体运动,如手指弯曲、吞咽和脉搏等。3、通过在明胶水凝胶中加入主客体相互作用,在加强水凝胶机械性能的同时,赋予了水凝胶自修复性能和形状记忆能力,制备了一种能够直接书写的形状记忆自修复水凝胶。主客体网络的引入使得明胶水凝胶能够二次强化,极大增强了水凝胶的机械性能,较弱的非共价键在水凝胶断裂时可以通过主-客体识别和明胶分子高温下的无规线团构象快速重建,使水凝胶具有优异的自修复性和形状记忆性。同时,明胶水凝胶快速的溶胶凝胶转变,使得水凝胶具备了直接书写的能力。