近年来,随着智能化技术的不断进步和发展,各种可以追踪佩戴者的身体运动、温度、血糖、心率等日常活动和生理健康的智能可穿戴传感设备层出不穷。水凝胶是一种结构类似于天然生命组织的软材料,性能柔软、可拉伸、具有良好的生物相容性。因此,水凝胶作为下一代柔性可穿戴设备的载体而受到了广泛关注。但是,传统化学交联的水凝胶通常力学性能较差,并且缺乏粘附性、自愈合性等综合性能,这将无法满足可穿戴设备的需求。基于以上问题,本论文研发了多种高拉伸、抗疲劳、自愈合、自粘性、导电等多功能的水凝胶,并对其作为柔性传感器的应用做了详细研究,具体研究分为以下几个部分:第一,在这一部分工作中,以丙烯酰胺（AAm）、甲基丙烯酸十二烷基酯（LMA）为单体,二氧化硅-聚丙烯酸丁酯（SiO₂-g-PBA）核壳杂化乳液粒子（HLPs）为疏水缔合中心,制备了一种HLPs物理交联的水凝胶。在外力作用下,HLPs物理交联的网络可以通过破坏和重组来耗散大量能量,从而赋予水凝胶优异的机械性能,例如低模量、高拉伸性、快速自恢复性。另外,LiCl的添加使得水凝胶具有优异的导电性,并且导电性可以随着形变的变化发生快速的改变。基于该水凝胶的传感器,在0.25-2000%的宽应变范围内显示出高灵敏度（5.44）、快速的响应时间（151 ms）和恢复时间（73 ms）。基于其优异的机械性能和传感性能,该水凝胶传感器能够准确地监视各种人体运动,包括说话、呼吸、关节弯曲、行走和跳跃等,展示出其在人体活动和生理健康监测等领域的应用前景。第二,在上一部分工作的基础上,添加Ca²⁺交联的藻酸盐作为第二网络,制造出强韧、耐疲劳和应变敏感的导电双物理交联双网络（DN）水凝胶。通过循环拉伸测试对水凝胶高机械强度的原理进行了研究,证明双网络结构在水凝胶的增强中起到了重要作用。当水凝胶被拉伸时,双物理交联结构能够更有效地耗散能量,所获得的水凝胶具有明显增强的机械性能,断裂应力为935 kPa,断裂应变为2422%,韧性为10075 kJ/m³,更有利于水凝胶的长期应用。更重要的是,Ca²⁺的引入一方面能够增强水凝胶的力学性能,与此同时,为水凝胶提供了优异的导电性。水凝胶基传感器可用于实时且反复地监测人体活动,包括手腕、肘部、颈部和膝盖运动和说话和呼吸之类的细微的人体活动。第三,大多数水凝胶缺乏自粘合性,需要额外的胶带将水凝胶与固体表面结合,这不可避免地会产生摩擦而影响实际应用效果。在这一部分工作中,设计并制备了一种柔性、自粘性、自愈合和导电的水凝胶。首先,引入疏水性单体甲基丙烯酸月桂酯（LMA）,通过胶束自由基聚合与丙烯酰胺单体形成疏水缔合的交联网络（HPAAm）。同时,将壳聚糖（CS）和羧基官能化的多壁碳纳米管（c-MWCNT）引入,通过静电相互作用和氢键作用形成HPAAm/CS-c-MWCNT杂化交联水凝胶。杂化交联网络具有优异的自愈合能力,水凝胶也表现出快速的自愈合效率,这将有效的延长水凝胶的使用寿命,赋予其可重复利用性。此外,水凝胶可以通过π-π堆积、阳离子-π和疏水相互作用与固体物质表面发生相互作用,使得水凝胶在各种材料（包括塑料、玻璃、橡胶、金属和猪皮）上表现出可重复的自粘合性能。水凝胶作为可穿戴应变传感器时,能够与皮肤等界面紧密贴合以实现对人体运动和重要的生理信号的快速并精准的监测。第四,虽然导电水凝胶已经被证实在可穿戴传感方面具有广泛应用,但是由于水在极端条件下容易冻结或蒸发,传统的水凝胶传感器只能在有限的温度范围内使用,这严重影响了它们的实际应用。在这一部分工作中,以丙烯酸（AA）、壳聚糖（CS）、氧化石墨烯（GO）为主体,FeCl₃为离子交联点,以水-甘油混合溶剂替代纯水溶剂,制备了基于离子交联和氢键作用的水凝胶材料。水和甘油之间的强大的氢键作用使水分子被牢牢地固定在水凝胶网络中,防止水凝胶中的水发生冻结和挥发,有效地提高水凝胶的长期稳定性。即使在-20?C下放置24 h后,水凝胶依然能够保持良好的柔韧性和导电性。在室温环境下放置7天后,水凝胶也仍保持良好的拉伸性和导电性,这明显提高了水凝胶的耐用性。另外,物理交联网络具有快速恢复性,在提高机械性能的同时还使得水凝胶具有快速的自愈合性,这可以有效地延长水凝胶传感器在实际应用中的使用寿命。在本论文中,从网络结构设计角度出发,制备了一系列兼具柔性、拉伸性、粘性、快速响应性、循环稳定性等综合性能的水凝胶基应变传感器。这些水凝胶传感器在人体活动和生理健康监测等方面展现出良好的应用前景。本论文的研究工作将进一步推动水凝胶材料在人工智能、软机器人、电子皮肤等领域的研究进展,对未来可穿戴智能材料的设计具有重要的借鉴意义。