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聚合物水凝胶有较好的化学和力学性能,并且有良好的生物相容性,因此,它在生物工程方面有广阔的应用前景。碳纳米材料是一种尺寸为纳米量级的新型材料,具有多种优异的物理化学性能,可以把它利用到各个领域,这无疑使它成为了当今科研的研究热点。碳纳米材料可以与各种材料掺杂制备复合新材料,如超级电容器、复合水凝胶及各种传感响应器等。具有很大的潜在应用价值。其中,聚合物与碳纳米材料复合制备的水凝胶由于其简单的制备方法,优异的应用性能以及良好的生物相容性,引起了国内外研究者的广泛关注。首先,制备了高力学性能高自修复性的聚合物/氧化石墨烯（GO）复合水凝胶。氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能团,可以与聚合物链之间形成氢键等相互作用力从而提高水凝胶的力学性能和自修复性能。我们在氧化石墨烯存在的情况下,通过丙烯酰胺（AM）和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵（DAC）的自由基聚合制备了阳离子聚丙烯酰胺/GO水凝胶。水凝胶的力学性能和自修复能力可以通过GO含量的不同和AM和DAC的质量比来进行调节。DAC和GO之间的离子键和AM和GO之间的氢键可以有效地耗散能量并重建水凝胶的网络。制备得到的复合水凝胶具有高刚度（杨氏模量:?1.1MPa）,高韧性(?9.3MJ m-3)和高抗疲劳性,以及高自修复率（>92%的拉伸强度,>99%的拉伸应变和>93%的韧性）。本论文的另一工作是制备了碳纳米管（CNT）增强的且具有高自修复性能的复合水凝胶传感器。采用羧基化的多壁碳纳米管作为纳米添加剂,AM和DAC作为聚合物单体构建水凝胶网络。羧基化的多壁碳纳米管表面含有丰富的羧基,所以CNT可以与聚合物链之间形成氢键和离子键作用力,这两种可逆作用力可以有效的提高水凝胶的力学性能和自修复性能。当CNT的含量为1wt%时,水凝胶同时具有良好的力学强度,韧性,抗疲劳性和自修复能力。更重要的是,CNT的加入使得水凝胶具有了导电性能,配合水凝胶良好的力学性能,我们可以通过拉伸和压缩影响水凝胶的电阻,从而把水凝胶应用于应力传感器制造。