水凝胶是一种兼顾柔韧性、拉伸性和导电性的一种具有三维网络结构的新型材料。与刚性材料不同,水凝胶含水量一般在80%以上,与人体皮肤具有相似的力学性质,且具有优异的生物相容性。水凝胶现已广泛应用于食品检测、柔性传感、生物医学、人工智能、废水处理等领域,是一种非常有潜力的材料。近年来食品安全问题频发,对快速检测提出了更高的需求。本研究基于海藻酸钠-丙烯酰胺水凝胶体系开发了三种不同功能化的水凝胶,从选择性富集待测物到原位实时监测平台的搭建,再到功能性传感器的研究,层层递进,以期实现待测物的原位富集并实现快速检测。首先将金属有机框架材料包裹在水凝胶体系中,制备了一种便携式的富集样品中孔雀石绿前处理方法;然后通过与液态金属材料的复合,制备了同时具有良好拉伸性和导电性的柔性应变传感器,贴附于待测物表面即可实现人体及水生生物运动原位实时监测;最后以检测葡萄糖为例,研制了具有选择性的功能化传感器,即通过添加对葡萄糖敏感的苯硼酸（Phenylboronic Acid,PBA）,结合石英晶体微天平实现食品中葡萄糖快速定量。本文研究内容及研究结果如下:（1）制备了金属有机框架材料（MOF）,采用MOF纳米材料掺杂的水凝胶PAAM-SA/MOF对孔雀石绿（MG）进行吸附研究。采用一系列表征手段对MOF、PAAM-SA和PAAM-SA/MOF进行表征,表明吸附材料的成功合成。通过优化水凝胶吸附剂用量、吸附时间、孔雀石绿溶液p H、吸附温度、孔雀石绿溶液初始浓度等吸附萃取条件,使溶液中的孔雀石绿基本完全吸附在水凝胶中,在最优条件下,吸附效率最高可达97%。此外,还用不同极性的有机溶剂对吸附的孔雀石绿进行洗脱,优化洗脱液体积,脱附率最高达99%。该方法简化了前处理过程,结合了MOF和水凝胶这二者各自的优点,提高了吸附效率和回收性。通过实际样品测试表明该新型水凝胶吸附材料可用于养殖水体中孔雀石绿的快速萃取和检测,是一种新型、快速、便捷的前处理方法,在食品检测领域具有很大潜力。（2）制备了聚丙烯酰胺（Polyacrylamide,PAAM）-海藻酸钠（Sodium alginate,SA）双网络水凝胶,并找到合适的掺杂方法将液态金属镓铟合金（EGa In）加入到双网络结构中,保持良好力学性能的条件下兼具了高电导率。通过超声的方式使液态金属颗粒释放自由基与丙烯酰胺发生部分聚合,从而制备出网络结构更加致密的水凝胶。对合成的水凝胶微观结构、力学性能、电学性能、含水量、溶胀率、传感性能进行了详细的研究,并将其组装成对细微形变敏感的柔性应变传感器,可用于人体运动（如大幅度运动:手指、手腕弯曲及细微运动:吞咽、咳嗽）实时监测,并可以监测水生生物的运动,未来有望用于鉴别水产品品质,在食品质量安全领域有极大应用潜力。结果发现,制备的PAAM-SA/EGa In水凝胶具有极好的力学性能,最大应变可达1500%,且具有超乎寻常的持久抗疲劳性,在80%应变下可循环拉伸12000次,极大提高了基于柔性水凝胶应变传感器的应用范围和使用寿命。除此之外还兼顾了良好的电学性能,电导率最高可达22.43 S·m-1,灵敏度高（GF=3.86）,超过普通的水凝胶材料。基于PAAM-SA/EGa In的水凝胶可穿戴传感器在未来有很好的应用潜力。（3）搭建了一种以含有苯硼酸的柔性水凝胶为识别模块,石英芯片为载体,石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance,QCM）为检测系统的葡萄糖快速定量检测方法。研究了苯硼酸与水凝胶的掺杂方法及牢固固载在石英芯片上的方法,验证了苯硼酸与葡萄糖的特异性识别原理,测试了基于水凝胶的葡萄糖传感器的抗干扰性和长期稳定性。结果表明,苯硼酸成功掺杂在水凝胶体系当中,所设计的QCM传感器在已报道的葡萄糖传感器中显示出低检测限(0.15mg·L-1),比之前的报告低约20倍。其定量限达到0.5 mg·L-1,线性范围为0.5～120 mg·L-1。基于PBA水凝胶的QCM传感器的响应时间为32秒,并且在40天后表现出优异的稳定性。最后,对6种实际样品进行葡萄糖含量测试,与传统的高效液相色谱方法检测结果基本一致。此传感器克服了以酶为识别元件的生物传感器保存条件不当容易失活的问题,检测方法简便,能够实现连续测试,在市场上有很大应用前景。