水凝胶是一类以水为分散介质的高分子网络体系,由于其高亲水性和生物相容性而在许多领域中得到应用,例如药物输送、组织工程、传感器和执行器等。传统的水凝胶在使用时容易损坏,因而制备具有自愈合能力的水凝胶具有重要意义。目前自愈合水凝胶的研究主要以设计功能性单体为主,这类凝胶的力学性能优异但往往需要复杂的化学改性或引入非天然的大分子组分,这大大限制了自愈合水凝胶的应用。为了解决这一问题,本论文选择了两种新颖的天然高分子多糖作为自愈合水凝胶的网络主体。同时,为了提高自愈合水凝胶的力学性能,在其原有网络的基础上引入另一层网络以构建双网络(DN)水凝胶体系。具体研究内容如下:(1)首先在硼砂溶液中引入刺槐豆胶(LBG)和结冷胶(Gg)粉末,由于LBG能和硼酸根离子络合形成硼酸酯键,能赋予水凝胶自愈合性能。接着,当水凝胶冷却到室温时,Gg分子链之间能依靠氢键形成双螺旋结构从而制得LBG/Gg DN水凝胶。红外证明了凝胶中硼酸酯键和氢键的形成。拉伸实验表明Gg的引入能够大幅提升凝胶的力学性能,当LBG,Gg和硼砂分别添加4 wt%,1.5 wt%和0.2 wt%时凝胶达到了最好的自愈合和力学性能,其拉伸强度和断裂率分别为28.2 k Pa和216%,且在80 ~°C下20 min能达到几乎100%的愈合率。此外,由于硼酸酯键的p H响应性,我们的凝胶还具有p H驱动的形状记忆性能。(2)以瓜尔胶(GG)、结冷胶(Gg)和硼砂为原料,利用GG和硼砂的动态交联反应制得硼酸酯网络,Gg的加热-冷却制得氢键网络从而构筑GG/Gg DN水凝胶。红外证明了水凝胶中硼酸酯键和氢键的形成,流变证明了凝胶的频率依赖性和温度敏感性。通过拉伸实验研究了Gg、硼砂和GG对凝胶力学和自愈合性能的影响并发现当三者的添加量分别为1.5 wt%,0.12 wt%和6 wt%时凝胶具有28.4 k Pa的断裂强度和240%的断裂伸长率,并在80 ~°C下保持20 min后强度和断裂率的愈合率分别为98.9%和92.7%。此外,凝胶还具有优异的电稳定性并能检测人体关节的运动。