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如何通过分子设计与“剪裁”制备出综合性能优异的先进功能材料是材料学科领域的挑战课题之一。材料的多功能化、智能化、复合化以及高性能化现在已成为材料发展的必然趋势。水凝胶作为一种智能材料，它能够感知外界环境的细微变化，如温度，pH，电，光，磁场，压力等的变化，以体积和形状变化的形式实现与外界环境的信息交流。水凝胶的优越性能引起了研究者的广泛关注，也为其在物质分离，药物释放，组织工程以及传感器件等领域的应用奠定了基础。但是，水凝胶在仿生领域的研究还为数不多。 本工作中，首先采用逐步加成聚合的方法成功合成了一种末端带有双键的氨酯甲酸酯-丙烯酸酯(UA)大分子单体，接着以UA大分子单体作为交联剂，将其分别与单体N-乙烯基咪唑(VI)、丙烯酸(AA)单体进行共聚，分别制备了聚（氨酯甲酸酯-丙烯酸酯/N-乙烯基咪唑）凝胶(PUA-PVI)、聚（氨酯甲酸酯-丙烯酸酯/丙烯酸）凝胶(PUA-PAA)和聚（氨酯甲酸酯-丙烯酸酯/N-乙烯基咪唑/丙烯酸）两性聚电解质凝胶(PUA-PVI-PAA)三种不同类型的聚氨酯基水凝胶。本文重点研究了以上三种水凝胶的溶胀率(SR)，pH敏感，电场弯曲及荧光性能。我们发现，PUA-PVI凝胶的溶胀率随着pH值的升高而减小，PUA-PAA的溶胀率随着pH值的升高而增大，PUA-PVI-PAA的溶胀率却是先减小后增大，存在等电点范围(pH=3-9)。同时，三种水凝胶的溶胀率均具有良好的可逆性及稳定性，且在电场作用下，三种水凝胶均具有良好的电场弯曲行为。 此外，本文以设计和制备新型智能化聚合物水凝胶材料为导向，通过对电场敏感水凝胶的结构设计，达到制备具有仿生性能的新颖智能化凝胶的目的。通过考察PUA-PVI-PAA在四种基本味道:酸（葡糖糖酸和柠檬酸），甜（葡萄糖），鲜（谷氨酸钠），咸（氯化钠）水溶液中的溶胀率，电场弯曲和荧光性能，研究表明该凝胶能够选择性的识别上述的四种基本味道，具有显著的味觉敏感和味觉识别能力。这使得它能成为一种新型的仿舌材料。 最后，本论文采用自由基聚合的方法制备了具有pH值敏感和金属离子吸附性能的聚(N-乙烯基咪唑-co-丙烯酰胺）(聚(VI-co-AM))水凝胶。研究了交联剂含量和VI/AM摩尔比对聚合物形貌和溶胀性能的影响。溶胀测试表明聚(VI-co-AM)水凝胶有很好的pH值敏感性能并能作为不溶性缓冲物质中和酸溶液。SEM结果表明聚(VI-co-AM)水凝胶具有明显的网络结构。VI/HEA摩尔比为1∶3，1∶2和1∶1的聚(VI-co-AM)水凝胶浸泡在铜离子溶液中240h后，吸附铜离子的量达到了最大值，分别为5.40mg/g、36.11mg/g和68.37mg/g,表明所制备的水凝胶能够用于脱除重金属离子。