水凝胶可用作应变传感器,能够准确地将外界变形转化为可记录的电信号,广泛应用于个性化医疗监测、人机交互等领域。虽然近年来针对多功能水凝胶的设计开展了大量的研究工作,但如何将优异的抗溶胀、粘附、机械性能和应变敏感性集成到单一的水凝胶中仍然是一个巨大的挑战。从“绿色”化学角度出发,自然界中木材的层次结构不仅可以作为仿生样本,还可以赋予水凝胶独特的结构特征。本论文结合天然木材的结构特点,将化学处理后的各向异性木材纤维素骨架引入聚合物网络中,制备得到抗溶胀性能、力学性能、传感性能优异的木材基各向异性复合水凝胶。从各向异性木材纤维素骨架的木质素脱除程度、凝胶网络组成结构和凝胶网络交联密度三个方面分析其对各向异性木基复合水凝胶性能的影响。首先,对比分析各向异性木材纤维素骨架的化学处理工艺,优选基材作为骨架引入聚丙烯酰胺网络（PAM）,制备得到木材基各向异性复合水凝胶（Wood-based composite hydrogel,WCH）;然后,将WCH做为基材,引入N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）调节其网络组成结构,制备得到互穿网络结构的各向异性木基PAM/PNIPAM复合水凝胶;最后,将WCH做为基材,在引入NIPAM的同时,调控其内部网络交联密度,制得不同交联密度的各向异性木基PAM/PNIPAM复合水凝胶。通过对复合水凝胶的物理和化学性能进行分析对比,得到以下研究结果:（1）引入各向异性木材纤维素骨架制备木材基各向异性复合水凝胶可有效赋予水凝胶优异的抗溶胀性能与力学性能。经碱处理7 h后,各向异性木材纤维素骨架内纤维素含量占比升至56.18%,半纤维素含量占比降至4.4%,而木质素含量占比降至24.85%,为后续WCH的制备提供了良好的基底材料。WCH沿木材纵向（∥）方向的断裂抗拉强度可达19.8 MPa,沿木材横向（⊥）方向的断裂抗拉强度为2.7 MPa,分别是PAM水凝胶（0.5 MPa）的39.6倍和5.4倍。木基骨架不仅赋予凝胶高强度,还抵消复合凝胶内外渗透压差提高其抗溶胀性能,WCH在溶胀平衡后重量变化率（42%）远小于各向同性水凝胶PAM（383%）。由于WCH表面含有纤维素的羟基与水凝胶中的游离氨基等化学官能团,使其对极性基材表面具有良好的附着力,并可重复使用。此外,WCH可作为应变传感器用于监测弯曲和与压力。（2）通过调节凝胶网络组成结构,制得互穿网络的木基复合水凝胶,可有效提高各向异性木材基水凝胶的抗溶胀性能与力学性能。随着适量NIPAM的引入,复合木基水凝胶的拉伸强度在顺纹方向可达19.9 MPa。引入PNIPAM链有效降低了分子链的熵弹性,进一步提升复合水凝胶抗溶胀性能,溶胀平衡后,各向异性木基复合凝胶重量变化率仅为13.3%,其尺寸在平行和垂直于纤维方向上的变化率分别为2.8%和2.3%,均优于WCH（9%）,通过有限元分析可证实其各向异性抗溶胀性能。此外,WCH可作为应变传感器用于监测手指弯曲和发音信号。（3）通过调节聚合物网络交联密度可有效提高木材基各向异性复合水凝胶的抗溶胀性能与力学性能。随着水凝胶交联网络结构的致密化,复合木基水凝胶的拉伸强度可由4.64MPa升至14.73 MPa,其弹性模量可由0.71 MPa升至1.25 MPa,其韧性值可由16.56k J/m~3升至61.35 k J/m~3。且随着复合木基水凝胶网络交联密度的提高,溶胀平衡时其重量变化率由18.4%降至13.7%,抗膨胀性能更优,通过抗溶胀性能的有限元分析可验证这一点。此外,随着交联密度的提高,复合水凝胶与亲水性极性基材木材间形成了高密度的氢键,使其表面的粘附强度由7.63 k Pa升至9.13 k Pa,其传感性能也表现更为优异。本文所得各向异性木基复合水凝胶均具有优异的抗溶胀、粘附、机械性能和应变敏感性,在作为应变传感器方面具有广阔的应用前景,这也为天然轻木的多功能化与智能化应用提供一个简单策略。