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超分子水凝胶是一类通过非共价相互作用组装得到的具有三维网状结构的软物质材料,非共价相互作用的动态性赋予了超分子水凝胶极好的刺激响应性能,在众多领域展现出应用潜力,比如生物医药、柔性电子学、检测器、软体机器人以及制动器等。本论文工作重点在于:在凝胶因子设计过程中有目的的引入功能性基元,制备具有特定刺激响应性的超分子水凝胶体系。除此之外,我们还制备了双组份凝胶网络结构,研究其刺激响应性,预计了可能的应用方向。论文主要研究了以下三个方面:一、基于偶氮苯结构单元的水凝胶。我们设计合成了含羧基结构的两种偶氮苯衍生物(ADPMA和ADPSA)作为凝胶因子。通过改变体系pH诱导两种分子发生自组装。ADPMA在酸性条件下能自组装成凝胶,通过扫描电子显微镜(SEM)观察分子在不同pH体系中的微观形貌,并通过红外光谱(IR)和小-广角X射线衍射(SWAXS)推测成凝胶机理以及分子的排列方式。我们同样对体系的光响应性能进行了研究,与传统的基于偶氮苯结构单元的凝胶对紫外光照的响应不同,ADPMA在水溶液态时表现出偶氮苯经典的光致顺反异构现象,而水凝胶态时对紫外光照稳定,通过SEM,紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和SWAXS分别对光照前后的体系进行了表征。二、基于有机/无机超分子共组装的光响应水凝胶。我们用阳离子表面活性剂修饰光异构单元氰基二苯乙烯(CS)制备得到了一种双亲性分子CSTEA,分别探究了CSTAE与大环主体分子(CB[7]和β-CD)以及锂皂石(Lap)的作用,通过透射电子显微镜(TEM)观察作用前后形貌的改变,UV-Vis和荧光光谱(PL)表征作用前后光物理性质的变化,结果表明,大环主体分子与锂皂石对于体系的荧光都有增强效果。我们还向CSTEA、CSTEA/β-CD、CSTEA/CB[7]体系中加入高含量锂皂石(Lap,3 wt%),制备得到多种水凝胶,凝胶表现出极好的触变性能。由于紫外光照下,氰基二苯乙烯发生光异构,多组份水凝胶的荧光会快速淬灭,并经过加热退火过程得到恢复。基于此,我们制备得到了荧光印刷水凝胶材料。三、基于β-环糊精的蒸气响应水凝胶。我们探究了 β-CD在不同溶剂条件下的成胶情况,在特定比例的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/水混合溶剂中,β-CD通过一维结晶诱导自组装形成稳定的水凝胶。当暴露在芳香族溶剂蒸气中时,水凝胶可以选择性地转变成结晶沉淀物。分子堆积方式从笼式向管式转变,晶体数据表明β-CD二聚体中DMF和苯环间的CH-π相互作用是相变的主要驱动力。这种独特的蒸气响应凝胶体系可以作为芳香气体传感器和吸附剂。进一步将Lap和β-CD共聚制备有机-无机双组份水凝胶复合材料,在芳香族蒸气和加热处理下,仍保持凝胶形态,但是凝胶的透明度和机械强度会发生明显改变。