物理相互作用可赋予水凝胶形状记忆、驱动、粘性等一系列的功能。但目前凝胶驱动器存在运动方式相对单一的问题;水凝胶的形状记忆所需时间长,变形的精准可控性偏低;可用于水下、油下粘附的水凝胶较少,且粘合强度较弱。为解决上述问题,本工作基于物理相互作用制备了组合式水凝胶驱动器,超快速、梯度可控变形的形状记忆水凝胶,水下油下可控粘性的水凝胶。主要内容及结果如下:1.我们通过对水凝胶和干凝胶进行多关节和组合动作的合理设计,制备了一种干-湿凝胶组合的纳米复合驱动器,此驱动器可对驱动方向进行改变,而不仅仅局限于一个方向上的运动。其由N,N-二甲基丙烯酰胺（DMAA）、氧化石墨烯（GO）、人造水辉石共聚后设计而得。此凝胶驱动器可以在NIR的连续照射下,实现拉伸-弯曲等复合动作,进而可以带动物体跨越障碍或者将物体运送到特定位置。2.我们利用明胶和单宁酸（TA）两种物质,通过浸泡法制备了一种具有超快速、体温响应、可编程功能的形状记忆水凝胶（GTA水凝胶）。其可以在室温1 s内定形,在体温37℃1 s内恢复至原始形状。通过控制恢复过程的温度,可以将水凝胶进行梯度式形状恢复,可用于设计温度控制的逻辑开关阵列。3.GTA水凝胶还表现出优异的粘合性能,其在空气中的粘合强度高达450 k Pa,但经热处理后,可降至40 k Pa,在27℃的水中,粘合强度达到35 k Pa,而37℃时又降至8 k Pa,表现出优异的可控粘合的性质。并且,其不仅在水下、盐溶液中,甚至在油下都具有较好的粘合作用,在这些液体环境中,可以牵引物体进行循环转动。4.我们将TA上接入多个双键,以充当交联剂的作用,与丙烯酰胺（AM）共聚,制备得到水凝胶。此凝胶不仅具有多离子响应的形状记忆功能和自恢复能力,还表现出自驱动行为和粘性。浸泡了Fe3+的凝胶表现出优异的导电性能,利用其制备的可穿戴的水凝胶传感器可用于监测人的活动,为导电水凝胶在可进行人机交互的智能可穿戴设备领域的应用提供了可能。5.通过同时引入两种对温度具有完全相反的响应的成分,我们制备了一种在升温与降温过程中均可实现形状的固定与恢复的水凝胶。其中,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）交联AM得到水凝胶的永久网络,低温可交联的明胶和高温可交联的甲基纤维素作为可逆网络,使得水凝胶既可以低温固定临时形状高温恢复,又可以在高温固定临时形状低温恢复,实现了形状记忆的双向驱动,可适用于多种形式的温控场合。