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以化学交联剂制备的凝胶,其存在力学性能差的缺陷,限制了它在众多领域的应用。因此制备力学性能优良的凝胶引起了广大研究者的关注,先后开发了多种高力学性能的凝胶,如双网络凝胶、拓扑凝胶、四聚乙二醇凝胶以及纳米复合凝胶等。在这些凝胶中,纳米复合凝胶具有制备方法简单、原料便宜和性能优异(高力学、良好的透光性和溶胀性)等优点,因此纳米复合凝胶受到了研究者的广泛重视。本文通过引入功能性材料的方法,对纳米复合凝胶进行了研究。将甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)引入凝胶中,制备了新型Poly(AM-co-HEMA)/Clay纳米复合凝胶；将多壁碳纳米管(MWNT)引入凝胶中,制备了新型PAM/MWNT/Clay和PNIPA/MWNT/Clay纳米复合凝胶；首次报道了水分散性无机粘土-聚苯胺复合材料的制备方法,并将其引入凝胶中,制备了新型PNIPA/PANI/Clay纳米复合凝胶。对各体系凝胶的结构与性能进行了研究和表征,取得了以下主要研究成果：1、通过原位自由基聚合法,以无机粘土(Clay)为物理交联剂和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为化学交联剂,制备了包含物理和化学双交联结构的新型Poly(AM-co-HEMA)/Clay纳米复合凝胶。研究XRD表明,无机粘土的规整结构已被破坏和剥离并随机地分散在凝胶中,同时发现高分子链间存在新的有序结构；力学实验表明,凝胶具有一定的的压缩和拉伸性能,且压缩和拉伸性能可通过改变AM和HEMA的比例进行调控。随AM含量的增加,凝胶的溶胀率增大,拉伸强度也提高。在溶胀率为3.5时,A3HC凝胶的断裂伸长率为370%,拉伸强度达到了0.48MPa。2、将MWNT引入凝胶中,以无机粘土(Clay)和MBA为交联剂,制备了包含物理和化学双交联结构的新型PAM/MWNT/Clay纳米复合凝胶。研究表明,MWNT的引入进一步提高了凝胶的力学性能和导电性。力学实验表明,相同溶胀率时,凝胶的拉伸强度和断裂伸长率均随MWNT含量的增加而增大；相同MWNT含量时,凝胶的拉伸强度和断裂伸长率均随溶胀率的减小而增大。AM2C凝胶的拉伸强度达到了0.74MPa,其断裂伸长率也达到了620%；据此提出了MWNT在长程范围加强凝胶网络结构的增强模型；内部结构研究表明,凝胶具有明显的多孔结构,孔相互连接,这种结构有利于水或其它分子的进入和迁移；同时,MWNT的引入对凝胶的导电性也有一定的贡献,在溶胀率为1.8时,AM2C凝胶的电导率可达1.03mS·cm-1。一定的力学性能和导电性,为该材料在生物传感器、化学传感器和化学阀等领域的应用奠定了基础。3、将MWNT引入凝胶中,通过原位自由基聚合法,制备了新型PNIPA/MWNT/Clay纳米复合凝胶。研究表明,MWNT的引入进一步提高了凝胶的力学性能和导电性,对凝胶的低临界溶解温度(LCST)也有一定的影响。DSC研究表明,MWNT的引入提高了凝胶的LCST,其LCST随MWNT含量的增加而升高,NM2C凝胶的LCST达到了37℃,为该材料在一些领域的应用奠定了基础；力学实验表明,凝胶均具有一定的力学性能,在溶胀率约为6.0时,NM2C凝胶的断裂伸长率为760%,拉伸强度达到了0.28MPa；同时,MWNT的引入对凝胶的导电性也有一定的贡献,在溶胀率为7.0时,NM2C凝胶的电导率可达1.09ms·cm-1；内部结构研究表明,凝胶均具有明显的多孔结构,孔径随MWNT含量的增加而增大。4、首次制备了水分散性粘土-聚苯胺(Clay-PANI)复合材料,将其引入凝胶中,制备了新型PNIPA/PANI/Clay纳米复合凝胶。研究表明,凝胶均具有一定的力学性能和导电性。力学实验表明,NA1C凝胶的断裂强度达到了19.38MPa, NA2C凝胶的断裂强度也达到了17.45MPa；内部结构研究表明,凝胶具有明显的多孔结构,孔结构均匀,且孔径和孔壁厚度随PANI含量的增加而增大；PANI的引入促进了导电网络的形成,提高了凝胶的导电率,凝胶的导电率随PANI含量的增加而增大,NA2C凝胶的导电率达到了0.91mS·cm-1。一定的力学性能、均匀的孔洞结构和导电性,为该材料的应用奠定了一定的基础。