水凝胶是一重要的功能性聚合物,因其具有高吸水、保水性,表面摩擦系数低及良好的生物相容性等优点,在各个领域引起了极大的兴趣。但传统的合成水凝胶或天然水凝胶材料存在着机械强度不高,材料性能的重复性差等缺点,限制了其应用范围。将纳米材料复合到高分子网络结构中,可以提高水凝胶材料的机械性能及其他相关性能。但不同形貌的纳米材料对提升材料的性能具有不同的功效,纳米粒子的不同形貌对其复合水凝胶性能的影响机制还有待深入探讨。本文选取常用的水凝胶材料——聚丙烯酰胺(PAM)为研究对象,根据分子动力学理论,利用Accelrys公司的Materials Studio软件包(简称MS),构建具有相同化学组成的典型的一维和二维碳纳米填料——碳纳米管和石墨烯的结构模型,以及具有三维网状结构的、以丙烯酰胺为单体、N，N-亚甲基双丙基酰胺为交联剂的水凝胶初始模型,并进行了以下研究：1、对建立的无定型初始单胞模型进行分子动力学模拟以得到与实际近似且较为合理的单胞模型。然后对其进行力学性质的计算,可得到该单胞的剪切模量、杨氏模量、泊松比、拉梅常数等。2、针对采用Amorphous Cell模块构建模型可能引起的晶胞内分子排布的数值偏差,本文通过建立多个纯聚丙烯酰胺单胞模型以减少偏差,然后通过计算模拟来得到它们的各项力学性质。3、构建添加了一维碳材料——碳纳米管的纳米复合水凝胶模型,同样对其初始单胞模型进行分子动力学模拟和力学性质的计算,得到复合凝胶模型的剪切模量、杨氏模量、泊松比、拉梅常数等力学性质。4、构建添加了二维碳材料——石墨烯的纳米复合材水凝胶模型,进行与碳纳米管/聚丙烯酰胺复合水凝胶类似的计算模拟。5、将计算得到的复合水凝胶模型的各项力学性质结果与纯聚丙烯酰胺模型进行对比,讨论添加纳米填料对水凝胶性能的影响以及不同形貌纳米填料对其性能的影响。