淀粉来源丰富、价格低廉、无毒性、无刺激性,是一种环境友好型的天然多糖。以淀粉为原材料制备的水凝胶体系可以降低生产成本,适合大规模生产,并且良好的生物相容性、生物降解性和对溶剂的高吸收能力等灵活可调的理化性质使得淀粉水凝胶在生物医学、组织工程、水处理和传感器等领域受到了广泛的关注。但是淀粉水凝胶也存在一些问题,比如网络结构均一性差、机械性能不稳定、水凝胶分子间的作用关系研究不够深入、应用领域还需扩展等问题。因此,本文设计了一系列功能化修饰的淀粉水凝胶,对其结构进行了修饰,对分子间的作用进行了探究和解释,并扩展了淀粉水凝胶的应用范围。主要内容如下:第一,以糯米支链淀粉（WRA）为原料,利用动态氢键相互作用将WRA元素引入聚丙烯酰胺（PAAm）网络,通过交联反应制备可拉伸弹性复合水凝胶（PWRA/PAAm）。通过一系列定量反应模型研究了预交联糯米支链淀粉（PWRA）自身之间以及与PAAm之间的动态相互作用,解释了氢键相互作用主要由-OH和-NH2基团影响。复合水凝胶表现出良好的弹性和强度,其伸长率最大为520%,重复拉伸循环100次后其弹性不会出现明显的机械疲劳。将钠离子加入聚合物体系中,以获得水凝胶的导电性（0.18 S/m）。当在其表面施加≥10 k Pa的压力时,它显示出快速的压力响应能力,响应时间为0.16 s。在100次可逆循环过程中电阻变化相对稳定。将复合水凝胶组装成一个传感装置,可以稳定地检测来自手指、手肘和膝盖运动产生的压力,同时能够记录步行速度的变化,反映人们在跑步或步行时的身体状况。第二,以普通淀粉为原料,通过简便、绿色环保的一锅法,即可制备得到柔性、透明的导电水凝胶(Starch/Ca2+),整个制备过程只使用到Ca Cl2、淀粉和去离子水,原料清洁环保,转化率高,对环境没有产生污染。当淀粉与Ca Cl2的质量比为2:1时,Starch/Ca2+水凝胶的断裂强度、断裂伸长率和弹性模量分别为140 k Pa,90%和210 k Pa。水凝胶可重复拉伸循环100次,其弹性不会出现明显的机械疲劳。由于水凝胶内部存在大量游离的自由离子和通道,因此将其组装成一个传感装置,可用于监测人体运动产生的电信号变化。此外,从红外光谱可以证实Ca2+与淀粉链中-CH2OH的氧原子发生了络合,形成Starch/Ca2+水凝胶。第三,将具有湿度响应的糯米支链淀粉@聚乙烯醇水凝胶薄膜（WRA@PVA）引入到三层聚合物薄膜结构中,提高了薄膜的柔性和刺激响应能力。三层聚合物薄膜的作用是作为柔性机器人的身体:上层是产生光热效应的聚二甲基硅氧烷@碳纳米管（PDMS@CNT）层,中间层是能够引导机器人运动的聚偏氟乙烯（PVDF）层,下层是具有湿度响应的糯米支链淀粉@聚乙烯醇（WRA@PVA）层。湿度响应层可以提高柔性机器人在光照响应期间的形状恢复能力,从而延长了其运动寿命。将狗尾草弹性芒引入柔性机器人,其中具有各向异性表面结构的弹性芒能够产生各向异性摩擦,通过正摩擦力推动机器人前进。基于各向异性摩擦,成功地实现了各种柔性机器人在外界刺激下的可控运动。