水凝胶是人体的重要组成部分,具备良好的生物相容性和可定制的物化性质,被广泛地应用于新兴的柔性电子、软体机器人等领域。基于水凝胶的电子系统的散热性能值得被重视,因此水凝胶的热输运特性的研究具有重要意义。同时,水凝胶具有成为柔性离子热电材料的可能性。但水凝胶内聚合物网络结构对材料的热输运特性和离子热电特性的影响机理不明确,针对这个问题本论文主要以几种具有化学结构相似性的水凝胶作为研究对象,研究了聚合物网络结构调控的水凝胶热输运特性与离子热电效应。本论文的主要研究工作及创新点如下:化学交联的聚丙烯酰胺（Polyacrilamide,PAAm）水凝胶在柔性电子领域最为常用,且结构简单,便于简化对水凝胶热输运特性的理解,因此本论文首先选择了PAAm水凝胶作为研究对象,利用3 Omega的热物性测试方法测得PAAm水凝胶的热导率的变化范围处在0.33～0.51 Wm-1K-1,在不通过添加任何添加剂的情况下,水凝胶的热导率能够实现50%的变化调控,与通过无机高导热添加剂对水凝胶的热导率的调控变化幅度相接近。结合理论分析和材料表征揭示了水凝胶热输运特性的交联效应:水凝胶的交联密度持续增加时引起的增加的声子传输路径与增强的声子散射存在两相竞争。同时,本论文也对与PAAm水凝胶具有化学结构相似性的其它三种水凝胶的热输运特性进行了简单研究,研究证明水凝胶内的水含量和水凝胶内聚合物的亲水性能够在一定程度上使材料热输运特性得到进一步提高。聚合物网络结构的调控也会影响水凝胶的离子热电效应,通过不同的冷冻解冻制备方案,能够制备得到具有不同各向异性和结晶度的聚乙烯醇（Polyvinyl alcohol,PVA）水凝胶。PVA水凝胶中定向结构有利于进一步扩大材料的离子热电效应,同时PVA水凝胶的结晶度也对材料的离子热电效应有影响。实验测试、材料表征与理论分析相结合的方式证明通过对水凝胶的聚合物网络结构的调控能够实现对PVA水凝胶的离子热电效应的有效调控。本论文实现了具有各向异性的柔性离子热电材料的制备,同时揭示了PVA水凝胶的离子热电特性的两个影响因素:聚合物网络结构对离子产生的位阻效应和结晶效应的差异引起的离子扩散速率的差异。最后,本论文利用上述几种水凝胶的低热导率和离子热电效应,实现了PVA水凝胶在指尖发电、热水发电和废热收集的三种低品位热能上的收集能力。同时,也利用了氧化石墨烯的光热特性与PAAm水凝胶的离子热电效应相结合,实现了水凝胶可穿透生物组织的光热发电的应用,证明了水凝胶实现生物体内无源发电的潜力。