受生物体在恶劣环境中的自调节生理活动行为的启发,仿生材料近年来备受各领域的关注。仿生材料需具有柔韧性、高稳定性、高耐久性和机械性能强等性能,可以满足不同领域的应用需求。其中,具有超高机械韧性和拉伸性,并且同时具有保湿性、抗结冰性的韧性有机水凝胶是能够满足在恶劣环境下应用的仿生材料的理想选择之一。针对韧性有机水凝胶的合成、修饰和应用,本文开展以下研究:（1）研究了由程序化编码的刚性结构所产生的韧性有机水凝胶的变形系统。利用转印技术和剪纸工艺,将Fe3+离子增强的海藻酸钙/聚丙烯酰胺（PAAm）韧性有机水凝胶在-50oC下进行可编程形状变形,并在干旱甚至真空条件下长期保持其三维形状。使用基于甘油的Ca-海藻酸钠/聚丙烯酰胺（PAAm）韧性有机水凝胶作为凝胶形变系统,通过浸泡或者表面图案化Fe3+离子溶液实现韧性有机水凝胶的整块或者局部的机械性能大幅度增加,证明了韧性有机水凝胶在-50oC下的形变。（2）研究利用韧性有机水凝胶在可伸缩柔性电子产品的适形封装中的应用。通过设计“岛-桥”结构可拉伸电路,实现发光二极管（LED）和室温液态金属（如Galinstan）的软导体组成的刚性阵列。适形封装很好地解决了不同弹性模量元件之间的机械不匹配问题。这种可拉伸变形装置具有非常高的机械耐久性,足够承受高达1000%的应变,并具有很好的长期稳定性,可以在挑战性的环境条件下应用。（3）研究利用溶剂置换法统制备基于明胶水凝胶抗雾薄膜。将完全溶解的明胶预凝胶通过涂覆的方法涂在处理后的透明基材的表面,待凝胶固化后,浸泡抗冻剂PEG,通过一步法的溶剂置换从而制备具有抗结冰、抗雾性能的薄膜。该抗雾薄膜适应温度范围-70oC至100oC,并且可以长时间的持续抗雾。