刺激响应水凝胶在软机器人、组织工程和致动器等方面具有潜在的应用,因此引起了人们的研究兴趣。目前,科研工作者已报道了大量的基于双层结构、梯度结构与图案化结构的刺激响应水凝胶。双层与梯度水凝胶只能发生简单的弯曲、屈曲等变形,而图案化结构虽然可以用于复杂3D形变水凝胶的构建,但是不同材料间的相容性较差,容易发生破坏/分层,且合成过程较为困难。对于自然界中的一些行为,现存刺激响应水凝胶仍难以对其进行模仿。目前依然缺乏简单通用的策略来合成可进行复杂仿生形变的刺激响应水凝胶。为此,本研究提出了两种简单通用的用于数字化编辑水凝胶双向（纵向与横向）梯度的策略。1.基于紫外光（UV）非对称聚合,通过光掩膜图案化光照时间,制备了多种复杂图案化梯度结构的水凝胶致动器。通过扫描电镜和转化率测试证明了不同光照时间会导致不同的单体转换率,引发不同梯度结构的形成。明确了梯度结构对形变动力学的影响。实现了各种超复杂的仿生形状转换,例如,可变形的Miura折叠结构、猜拳游戏的手势变化和会动的章鱼等,并验证了梯度水凝胶作为传感器在智能电路中的应用。2.基于光热双引发聚合的竞争效应调控刺激响应水凝胶的微观各向异性结构,制备了多种图案化梯度结构水凝胶,并通过扫描电镜和转化率测试证实该策略调控刺激响应水凝胶的各向异性结构的可行性,明确了梯度结构对动力学的影响,实现了各种复杂的形状转换。