高分子水凝胶是一类由化学或者物理交联而成的大分子聚集体,它们具有可以吸收大量的水分,仍保持一定的形状而不会被破坏的三维网络结构。水凝胶能够对外界刺激做出快速响应性,在生物医药、柔性材料和航空航天等领域有广泛应用。微凝胶是微米尺寸的水凝胶胶体,将微凝胶用于增强水凝胶是获得高性能水凝胶材料的重要方法。本文尝试将超分子作用引入微凝胶与水凝胶之间,考察了链缠结、氢键、离子交联等超分子作用对于卡波姆微凝胶复合的水凝胶的性能的影响,研究表明这些作用带来了机械强度和形状记忆功能的显著提升;此外还制备了含有二茂铁基团修饰的微凝胶,为氧化还原响应性和电响应性水凝胶的制备奠定了基础。具体的研究成果如下:1.以季戊四醇与丙烯酸交联而成的卡波姆微凝胶作为增强剂,合成了聚丙烯酰胺复合水凝胶。卡波姆与丙烯酰胺之间的互穿网络结构显著提高了凝胶的韧性,卡波姆与丙烯酰胺之间缠结作用使得凝胶有应变硬化现象,同时,卡波姆胶网络可以作为牺牲键消耗从丙烯酰胺基质传递来的应力。另外,在酸性环境中,丙烯酸和丙烯酰胺之间可形成氢键,作为可逆的牺牲键增强凝胶的拉伸性能。2.将上述得到的卡波姆胶增强的水凝胶,浸泡于三价铁离子溶液中,得到高强度形状记忆水凝胶。铁离子的引入赋予水凝胶额外的物理交联点,可以作为牺牲键耗散能量,从而提高凝胶的机械性能;Fe3+与COO—基团的络合与解络合作用赋予凝胶形状记忆功能。通过互穿网络结构和单一网络结构的对比研究发现,互穿网络的拓扑结构更有利于形成链段间的离子交联,从而带来力学性能和形状记忆功能的提升。3.以N-异丙基丙烯酰胺与烯丙基胺为单体,通过乳液聚合制备P(NIPAMAA)微凝胶,进而接枝二茂铁甲酸基团,制备了具有氧化还原性的微凝胶。核磁共振谱和紫外可见吸收谱证明二茂铁基团的成功修饰;电化学实验表明该微凝胶具有电响应性。动态光散射仪研究结果表明,在化学刺激和电刺激下,二茂铁基团的氧化还原反应改变链段间的相互作用,因而在刺激下发生尺寸变化。将该微凝胶装载了抗癌药物5-FU,在电刺激下,由于粒子溶胀程度的变化,可以改变药物释放速率。本文的研究结果表明,通过将快速响应的微凝胶加入到凝胶基质中,可以制备高强度的水凝胶。通过金属配位的超分子作用可以赋予水凝胶更高的机械强度及形状记忆功能。把具有氧化还原响应性的基团引入到微凝胶体系中,可以得到在电刺激或者化学刺激下发生溶胀程度的变化从而引起传质能力的变化的微凝胶,这类响应性水凝胶在生物医药方面有潜在的应用价值。