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自然界有很多可以对外界刺激发生响应的植物,比如金星捕蝇器、含羞草、麦芒。在人造肌肉、软机器人和传感器等多个领域可以产生形状变化的智能响应的材料更是受到关注,特别是水凝胶,其可以在外界环境(如温度、光、pH、电、盐)刺激时可以发生膨胀或收缩。但是单一的各向同性水凝胶体系并不能模仿植物那种复杂变形,因此双层结构的水凝胶驱动器逐渐得到关注,因为它的各向异性可以产生更复杂的动作。目前人们研究的双层结构体系主要是水凝胶体系,只能在水环境下响应,并需要分步合成,界面结合较弱,对于水/有机双层结构的驱动器研究的很少。即使是报道过的水凝胶/有机凝胶Janus驱动器,其对有机溶剂响应性能单一;.并且其有机相只能通过本体聚合形成,并不是有机凝胶;再加上水凝胶在低温结冰而失去使用性能,使得目前含有水凝胶的驱动器都不能在低温使用,这些都严重限制了制造Janus驱动器的方法以及使用范围。综上所述,本论文研究了利用两种大分子单体通过简单的非传统界面聚合,一步法合成了具有良好性能的水凝胶/有机凝胶Janus双层共聚物,对该双层结构驱动器的机理与性能以及潜在应用进行了研究。具体内容如下:(1)大分子单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯500(PEGMA)、大分子交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯700(PEGDA)和光交联剂溶解在水中形成水相体系,大分子单体聚丙二醇单丁醚丙烯酸酯2500(PPGMA)、大分子交联剂聚丙二醇二丙烯酸酯2000(PPGDA)和光交联剂溶解在有机溶液中形成有机相体系,利用水相体系与有机相体系不相容而分层得到双层结构,在紫外光引发下,一步法合成了水凝胶/有机凝胶Janus共聚物。该Janus共聚物除了有传统驱动器的特点,在多种有机溶剂中还具有特别的二次响应特点。通过研究各自的溶胀性能,发现该驱动器具有极性响应,以极性为4.3为分界点,极性低于4.3,弯曲朝向PEGMA水凝胶网络,极性大于4.3,弯曲朝向有机凝胶PPGMA网络。PEGMA凝胶的抗冻性能赋予该驱动器低温使用能力。该驱动器具有单向弯曲、特定点弯曲以及二次响应弯曲的性能,通过设计检测溶剂泄露的智能传感器、四臂爪以及二次响应设备展示其潜在应用价值。该驱动器为未来设计多功能性的驱动器材料提供了思路。(2)丙烯酸(AA)、大分子单体聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯500(PEGMA)、大分子交联剂聚乙二醇二丙烯酸酯700(PEGDA)和光交联剂溶解在水中形成水相体系,大分子单体聚丙二醇单丁醚丙烯酸酯2500(PPGMA)、大分子交联剂聚丙二醇二丙烯酸酯2000(PPGDA)和光交联剂溶解在有机溶液中形成有机相体系,利用二者不相容而分层得到双层结构,在紫外光引发下,一步法合成了真正的水凝胶/有机凝胶Janus共聚物。通过研究水凝胶和有机凝胶的溶胀性能,我们发现该驱动器具有pH、盐、有机溶剂多重响应性,可以实现单向弯曲、特定点弯曲。设计了检测溶剂泄露的智能传感器及抓取重物的四臂爪来展示该Janus驱动器的潜在应用。该Janus驱动器为未来设计多重响应性的驱动器材料提供了新的思路。