韧性水凝胶是一类具有优异机械性能（如良好的拉伸性、韧性、抗疲劳性能等）的软材料。结合水凝胶的生物相容性、离子导电性、黏性和对p H、温度、湿度等的响应性,韧性水凝胶在生物工程、柔性电子器件、传感器、柔性机器人、药物释放和储能器件等领域应用广泛。然而水凝胶内部大量的水分在低温下易结冰,长时间使用时内部水分容易蒸发,这两个缺点使得水凝胶在应用时无法长时间正常稳定工作。受生物冻存的冷冻保护液启发,本文提出了溶剂置换增韧法来制备抗冻保湿的韧性明胶有机水凝胶。根据制备的凝胶的性质不同和溶剂的不同,本文分为三章介绍所制备的韧性明胶有机水凝胶,并在最后一章提出了有机水凝胶在抗冰领域的应用。本论文的主要内容包括以下三个方面:首先,提出了溶剂置换增韧法来制备甘油基韧性明胶有机水凝胶。这一方法能够将脆弱的、无拉伸性的明胶水凝胶转变成韧性、高拉伸性的韧性水凝胶,将其弹性模量、断裂能和最大拉伸倍数分别提高至633±55 k Pa、60 k J/m2和450%（浸泡时间24 h）,与置换时间30 min的凝胶相比,其弹性模量、断裂能和最大拉伸倍数分别提高了10.7、285.7和6.1倍。同时,制备的甘油基韧性明胶有机水凝胶能够抵御-50℃的低温,在20℃和50%的湿度下放置10天凝胶形状无明显变化,还具有良好的自修复性能和可塑性。第二,采用不同分子量的聚乙二醇（PEG）进行溶剂置换增韧制备具有超高的杨氏模量的PEG基韧性明胶有机水凝胶。通过改变溶剂置换时间和PEG的分子量（200、400、600）,其模量可以在325±17 k Pa至637.0±208.3 MPa之间任意调节,抗张强度在410±70 k Pa至61.52±8.88 MPa之间调节。模量的跨度从103至106 k Pa,抗张强度的跨度从102至105 k Pa。这意味着我们可以通过一个简单的方法制备柔软度与皮肤相似的凝胶或硬度软骨媲美的凝胶。制备的有机水凝胶还具有良好的抗冻性、保湿性和自修复性能。且由于明胶凝胶优异的可塑性,PEG基韧性有机水凝胶具有极强的黏性:被凝胶粘接后的小木棒可以承受26 kg重量的哑铃。同时,基于PEG基韧性有机水凝胶制备的银纳米线导电薄膜也具有良好的导电性、自修复性能、韧性和抗疲劳特性。最后,基于抗冰防冰材料的强烈需求和致力于解决人们在各个领域因材料表面结冰而带来巨额经济损失和众多安全事故,我们首次提出了有机水凝胶能够用来抗冰防冰这一策略。不同于众多所使用的方法,当水分子或冰接触有机水凝胶的表面时,凝胶表面的抗冻液能迅速的和水形成氢键作用从而防止结冰,而易溶胀的高分子网络也能将表面的水/抗冻液吸收至内部。通过这一原理,该方法减少了抗冰过程中大量的抗冻液的使用。制备的乙二醇基有机水凝胶在-10℃下的延迟结冰时间为968.8±30.9 min,超过了据我们所知的所有的抗冰材料的延迟结冰时间。同时这一策略还不受高分子材料的限制,具有通用性;不受基底空间结构的限制,有机水凝胶可以轻易的涂敷在复杂的2D、3D结构上。这一策略制备方法简单、适应性广、抗冰性能好,将有望成功在抗冰领域发挥其出色的作用。