水凝胶是一类具有良好亲水性及生物相容性的高分子材料,被广泛应用于生物医学、农业、水处理、食品工业等诸多领域。本文将水凝胶材料与多孔聚合物材料的优势相结合,设计并制备了一系列具有多孔微结构的水凝胶材料以及将多孔静电纺丝纤维与水凝胶相结合的复合材料,系统地考察和研究了它们的各项性能,并探索了它们在组织工程、防污涂层以及水处理滤膜等领域的应用前景。主要研究内容如下:多孔水凝胶材料具有促进细胞向材料内部迁移并增殖、调控免疫细胞的行为从而减弱宿主对材料的免疫排斥反应(FBR)等特点。本文以聚(ε-己内酯)(PCL)静电纺丝纤维为聚合物模板,制备了具有多孔微结构的聚(2-甲基丙烯酸羟乙酯)(PHEMA)水凝胶材料,其微孔道呈纤维状且孔径可调。小鼠皮下植入实验结果证明,该材料能够有效减弱FBR,防止胶原包囊的形成。本文又以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子微球为模板,制备了具有规则连通多孔结构的银纳米粒子-水凝胶材料。该材料对细胞无毒,孔径约为40μm。抗菌实验结果表明,该材料具有良好的抗菌性能,与大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)分别共培养6 h后,抑菌率均达~100%。小鼠皮下植入实验结果显示,该材料不但可以显著减弱宿主的FBR,防止胶原包囊的形成,同时还能杀灭材料表面黏附的细菌,防止植入物相关感染的发生。将多孔的静电纺丝纤维与水凝胶相结合,可以制备出兼具两者优势的复合材料。受聚合物互穿网络(IPN)结构的启发,本文以多孔的聚苯乙烯(PS)静电纺丝纤维为支撑结构,制备了内部具有纤维增强微结构的静电纺丝纤维-两性离子水凝胶复合材料。该复合材料结合了静电纺丝纤维和两性离子水凝胶材料的优点,具有良好的力学性能和可加工性能,且能够有效抵抗蛋白、细胞甚至血液的黏附。此外,该材料的溶血率仅为~0.3%,具有良好的血液相容性并能够防止材料表面凝血。在静电纺丝纤维-两性离子水凝胶的基础上,本文又制备了具有多孔微结构的静电纺丝纤维-两性离子水凝胶复合膜。与0.22μm聚醚砜(PES)滤膜相比,复合膜的表面具有良好的防污性能,能够有效防止蛋白和细菌在材料表面的黏附。在纺丝条件为聚氨酯(PU)溶液浓度为20%,纺丝电压为17.5 kV,接收距离为20 cm时制备的复合膜对细菌具有最优的过滤性能,对E.coli和S.aureus的截留率均为99.9%,水通量分别为1349.20±85.05 L/(m~2·h)和1344.78±108.40 L/(m~2·h)。复合膜具有良好的抗污能力,对细菌/蛋白混合悬液的过滤通量恢复率最大可达~97%。复合膜能够在高水通量的情况下有效滤除水中的水藻,对小舟藻(Navicula Prava)和成排藻(Navicula Rows)的过滤水通量分别为701.44 L/(m~2·h)和1291.38L/(m~2·h)。该复合膜还具有良好的长期使用性能,能够在循环使用100次后,依然保持良好的过滤性能。针对不同应用的需求,本文设计制备了四种具有微结构的水凝胶材料,这些为新型水凝胶材料开发以及基于它们的生物医疗和水处理应用提供了有力的支持。