柔性水凝胶材料在生物医学、柔性电子与器件、环境保护和检测探测等领域中有着广泛而实际的应用需求。为了满足在不同领域中的需求，需要对其力学性能、生物相容性、功能性和智能化等进行设计调控。具有高力学性能、自愈合性能、良好生物活性，以及对电、磁、光、热响应性的多功能水凝胶材料的设计和性能调控成为柔性材料的重要发展方向。然而，可控精确的设计合成具有多种功能的水凝胶材料一直是该类材料发展中的难题。探索一些新思路来设计制备新型多功能、高性能柔性水凝胶材料，从而实现各种性能和功能的整合和协同作用，是柔性水凝胶材料发展需要解决的关键科学问题。因此，如何在柔性材料需求的牵引下，掌握多功能、高性能水凝胶材料调控的基本规律、设计机理和关键技术，设计和制备出符合生物医学、柔性电子与器件、检测探测等领域要求的高性能凝胶材料，为实现高效能、高附加值、可规模化生产的多功能柔性材料的研发提供实验依据和奠定理论基础是目前亟待解决的关键科学问题。

在此背景下，本项目实现以功能导向为目标的新型多功能、高性能水凝胶材料的合成制备方法及结构组成可调控的技术方法，研发了一系列同时具有良好生物相容性、高机械性能的多功能自愈合、高强度、抗撕裂、磁性、发光、导电、抗菌等水凝胶材料。提出了在生理环境下同时具有自愈合和可注射特性的多糖基水凝胶设计和合成方法，彻底解决了传统可注射水凝胶损伤后无法修复、细胞流失、生物污染等问题；首次发现多糖基自愈合可注射水凝胶诱导神经干细胞向神经元分化，有望用于神经修复治疗；提出了高价离子交联显著增强高强度水凝胶力学性能的设计思路，实现了以功能导向为目标的一系列高强度多功能（温敏、导电、发光、磁性、抗撕裂、抗菌）水凝胶的合成，为设计制备新型高性能水凝胶材料提供了创新思路；原创性地实现了贵金属纳米结构单元组装方式和方向的有效调控，提出并阐明了在水凝胶中原位合成树枝状银纳米可变形金属电极的设计和制备方法，成功构建了可隐身水下水凝胶麦克风，具有灵敏的低频声波（  60 Hz）探测能力，为水下低频声波探测技术提供新原理和新方法；首次实现了在水凝胶中原位可控制备负载不同形貌的Fe3O4纳米粒子及高强度抗撕裂的磁性水凝胶，并应用于污水处理；获得了一批新的研究成果。

德国维尔茨堡大学（University of Würzburg）的Jürgen Groll教授引用我们关于自愈合水凝胶及潜在应用的高被引综述论文，用于支持自愈合水凝胶中动态键的机理和行为描述（Chem. Rev. 2016，116:1496，I.F. 40.443）；美国医学生物工程研究院院士，哈佛大学Ali Khademhosseini 教授，IEEE-EMBS生物纳米技术委员会主席，世界TR35青年创新人物，引用了我们论文中的基于自愈合可注射水凝胶的组织工程神经修复示意图，并指出我们采用的自愈合可注射策略是一种受关注的组合疗法，有利于神经干细胞的增殖和分化（Adv. Mat. 2016, 6, 37841，I.F. 25.809 ）。哈佛大学工程与应用科学学院副院长Joost J. Vlassak教授（ACS Macro Letters（2014, 3:520-523，I.F. 5.775）和中科院兰州化物所研究员周峰教授（百人计划）肯定了多价离子交联可获得高强度和韧性的方法（Adv. Mater.（2015, 27:2054，I.F. 25.809）；美国国家工程院院士和国家发明研究院院士，斯坦福大学鲍哲南教授与Nanoscale副主编、Advanced Materials编委、英国皇家化学会会员、新加坡南洋理工大学Xiaodong Chen教授评价高强度离子液体凝胶可以很好地防止器件脱水，以解决变干问题（Chem. Soc. Rev. 2019, 48:2946, I.F. 40.443）；新加坡国立大学Chwee Teck Lim教授评述基于水凝胶的离子导体可传输高频和远距离电信号；慕尼黑大学 Alexander S. Urban教授高度评价 "类碳点"小分子发光物质对碳点发光是有很大的贡献（Nano Lett.2017, 17:7710, I.F. 8.515）；天津大学刘文广教授（国家杰青），评价我们提出了一种简便的策略制备高韧性发光水凝胶（Prog. Poly. Sci. 2017, 71:1, I.F. 24.505）。四川大学褚良银教授（教育部"长江学者"特聘教授），英国皇家化学会会士等引用我们的论文内容用以支持水下声隐身纳米复合水凝胶材料的研究（ACS Appl. Mater. Interfaces，2019, 1120386, I.F. 8.456）；中国科学技术大学的Qianwang Chen教授引用了我们制备的谷穗状银三维周期性结构的形貌图和晶体生长过程示意图（Nanoscale, 2014, 6:14064, I.F. 6.97），用以说明外加磁场对纳米晶体结构的形成有显著的调控作用。发表在Green Chem.上的论文被几位国内外知名专家教授的6篇高被引论文所引用，例如加拿大滑铁卢大学Junwen Liu教授（Nano Res. 2017, 10:1125, I.F. 8.515）肯定了我们在水凝胶中原位调控得Fe3O4纳米粒子的方法；南京大学魏辉教授（青年千人计划入选者）肯定了水凝胶中原位制备的Fe3O4纳米粒子具有模拟过氧化物酶的作用（Chem. Soc. Rev., 2019, 48:1004, I.F. 40.443）。