纤维素是一种自然界中分布最广、含量最多的天然高分子材料,具有生物相容性好、可再生、可生物降解等优点,但其分子链中存在的大量羟基易于形成氢键,这对其的加工与应用带来挑战,限制了其应用领域进一步拓展。其中在生物材料与医药应用中,纤维素基水凝胶仍存在力学性能较差以及生物相容性较低等问题。本论文利用纤维素基材料的化学交联与物理交联作用,分别制备了矿化水凝胶、生物友好型水凝胶以及超强韧水凝胶,具体工作主要分为以下三部分:第一部分:以低温碱液溶解的纤维素与环氧氯丙烷化学交联,以该化学交联为框架基础,在酸的作用下,进一步构筑氢键缔合网络。并且优化杂化凝胶的制备条件,在此基础上将羟基磷灰石（HAp）负载在杂化凝胶表面,得到性能优异的矿化杂化交联纤维素水凝胶,其拉伸强度为490 k Pa和伸长率93%,在磷酸盐缓冲液（p H=7.4）中的形变率约5%。生物活性HAp的引入,使得该杂化水凝胶材料有利于诱导骨髓间充质干细胞（BMSCs）的分化,并且该凝胶优异的机械强度和耐溶胀性能在生物组织工程领域具有潜在的应用价值。第二部分:以低温碱液溶解的纤维素与乙二胺四乙酸二钠发生作用,在此基础上进一步酸性刺激,构筑氢键缔合网络,并且通过优化凝胶制备参数,得到性能优异的安全的高强度耐溶胀纤维素水凝胶,其拉伸强度为643 k Pa和伸长率为94%,在37°C磷酸盐缓冲液（p H=7.4）中的形变率约1%。通过简便的“凝胶框架+酸刺激”的制备策略,得到的水凝胶绿色安全,因此,在生物组织工程领域具有较大的潜在的应用价值。第三部分:将剪切改性羧甲基纤维素（TMCMC）引入疏水缔合,研究了一种制备力学性能优异的水凝胶的新途径。通过核磁和红外分析证实了TMCMC与丙烯酰胺（AM）反应,通过形貌观察,剪切改性羧甲基纤维素疏水缔合水凝胶（TMCMC/HPA）具有致密、均匀的网状结构。TMCMC/HPA的断裂应力、伸长率和拉伸韧性分别达到1.17 MPa、3717.05%和15.68 MJ/m~3,并明确了增韧机理。凝胶的网络均一,力学性能优异和稳定的应变电信号响应,拓宽了疏水缔合型水凝胶在电子皮肤和生物组织工程等领域的应用前景。