由于具有超拉伸性能、刺激响应性能或者自修复性能等特定功能,智能水凝胶在人工肌肉、生物传感器、控制药物输送和生物医学微电子机械装置等领域具有广泛应用。光响应水凝胶作为智能水凝胶中的一种,主要通过光照射诱导作用使其具有可调控的智能化作用,与外界因素之间没有直接的物理接触,这一特点使光响应水凝胶备受青睐。本文主要研究了近红外光响应型体积收缩水凝胶、近红外响应型自愈合水凝胶及紫外光交联型变色智能水凝胶材料,通过对上述水凝胶组织结构、溶胀性能及光响应特性进行表征分析,并讨论其光响应的智能化特征,探索可能的应用领域。(1)采用小分子稀疏化学交联法制备近红外(NIR)光响应聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)纳米复合水凝胶。研究了纯PNIPAM、PNIPAM-氧化石墨烯(GO)和PNIPAM-GO-氧化锆(ZrO2)水凝胶的溶胀性能、力学性能和近红外光响应性能。GO的引入使PNIPAM由温敏水凝胶转变为近红光响应水凝胶,并且GO纳米片的含氧官能团与PNIPAM链发生物理交联,从而可以提高水凝胶网络的韧性。ZrO2粉体可以稳定水凝胶的网络,增强与PNIPAM链上酰胺基的氢键相互作用,使得PNIPAM-GO-ZrO2复合水凝胶的负载能力和抗穿透阻力明显提高。(2)通过共聚反应制备疏水缔合型的自愈合水凝胶聚N,N-二甲基丙烯酰胺(PDMA)。研究了不同GO掺杂含量对PDMA基水凝胶溶胀性能、力学性能及其在近红外诱导下自修复性能的影响。相比于纯PDMA水凝胶,当加入1mg/mL的GO后,水凝胶的平衡溶胀比减小,而随着GO纳米片含量的增加,由于GO纳米片具有较好的亲水性,水凝胶的平衡溶胀比逐渐变大。当GO浓度为5mg/mL时,水凝胶的力学性能达到最佳,是因为GO纳米片与水凝胶基体的三维网络之间存在强烈的氢键结合,有助于提高水凝胶的强度,但过多GO纳米片的存在会一定程度上阻碍SMA与DMAAm的共聚反应,化学键含量的减少会导致水凝胶强度的降低。掺杂GO后,水凝胶在近红外光照下的修复效率显著提高,当GO浓度≧3mg/mL时,水凝胶在近红外光照2h后自修复效率接近100%。由于GO吸收近红外光后,将光能转变成热能,使得水凝胶的温度明显升高,有利于高分子链段的运动,在湿润条件下,疏水链段重组缔合,水凝胶被破坏的网络结构得到一定的修复。(3)通过紫外光交联制备基于PDMA的变色水凝胶。将花青素引入到水凝胶中,使得水凝胶具有pH响应型的变色性能。随着pH值的变化,花青素的结构将相互转化,从而导致水凝胶呈现出不同的颜色。随着pH=1与13的交替重复,花青素会发生降解,导致水凝胶颜色逐渐变浅。该水凝胶还具有良好的自修复性能,而且修复后的水凝胶结合较为牢固。