由于非共价键的动态性和可逆性，基于非共价键的高强韧超分子水凝胶具有可拉伸性、机械韧性和优异的自恢复性，是制备柔性传感器的理想材料。然而，超分子水凝胶通常由于功能性不足，导致其缺乏传感特性并限制了其应用范围。本论文基于疏水缔合、配位键及氢键等多重非共价键作用，设计并构建了一系列多功能高强韧超分子水凝胶，详尽地研究了其力学性能及相关分子机制，并对其形状记忆、热塑性、抗冻性及导电性等进行了评价，初步探究了其在可穿戴机械传感器方面的应用。
　　基于双交联策略，通过胶束共聚甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)、丙烯酰胺(AAm)和丙烯酸(AAc)并随后引入Fe3+，成功制备了由疏水缔合和金属配位键交联的新型双交联超分子(DS-)水凝胶。首先对其力学性能进行了详尽的评价。结果表明水凝胶的力学性能可通过调控两种交联作用的密度进行有效地调节。在最佳条件下，由于疏水缔合作用和金属配位键的协同效应，DS-水凝胶具有高达1000%的拉伸应变、6.8MPa的拉伸强度、53MJm-3的韧性、优异的自恢复性和良好的抗疲劳性。此外，由于非共价交联作用的刺激响应特性，DS-水凝胶还展现出三重形状记忆特性。
　　基于疏水缔合作用在水环境中的稳定性，将碳纳米管(CNTs)引入疏水缔合聚丙烯酰胺(HAPAAm)水凝胶中，制备了CNTs/HAPAAm纳米复合导电超分子水凝胶。理化表征、力学和导电性测试结果表明，多重疏水缔合交联作用的形成及CNTs在凝胶网络中的均匀分散使得所制备的CNTs/HAPAAm水凝胶表现出优异的机械性能和良好的导电性。传感特性测试证明了CNTs/HAPAAm水凝胶在1000%的应变传感范围内具有高应变灵敏性(GF=4.32)，同时在0-50kPa压力范围内展现出高达0.127kPa?1的线性灵敏度，并且具有很好的传感稳定性，可作为可穿戴机械传感器用于检测不同类型的人体活动。
　　为了拓展超分子水凝胶在低温环境下的应用，本论文通过简单地将明胶预水凝胶浸泡于柠檬酸钠(Na3Cit)水/甘油混合溶液中，制备了明胶基抗冻超分子有机水凝胶。力学测试结果表明该有机水凝胶具有高达2.06MPa的拉伸强度、690%的拉伸应变、快速的自恢复性和良好的抗疲劳性。通过低温流变、DSC和低温拉伸测试对有机水凝胶的低温稳定性进行了评价，结果表明有机水凝胶展现出极好的抗冻性，即使在-80℃也能保持其柔韧性。进一步研究发现该有机水凝胶还具有良好的导电性、自愈合性、热塑性和粘附性等多种功能。
　　基于该有机水凝胶在超低温环境下仍能够保持其机械柔韧性和导电性，制备了可低温运行的柔性可拉伸传感器。传感特性测试结果表明该有机水凝胶传感器在300%应变范围内具有高的线性灵敏性(GF=1.5)和良好的传感稳定性。此外，由于非共价交联结构的可逆性，有机水凝胶传感器具有完全可回收性。多次回收后的有机水凝胶传感器仍展现出良好的拉伸性、导电性和应变传感特性。有机水凝胶传感器在常温和低温下对下人体运动的精确检测证实了其较宽的运行温度范围。