电场敏感水凝胶是一类在电刺激下可以溶胀、收缩或弯曲的智能性水凝胶,其主要特点是可以将电能转化为机械能,因此在机器人、传感器、可控药物释放、人工肌肉等领域都有广泛的应用前景。但是,目前制备电场敏感水凝胶的材料大多数包含合成高分子,由于合成高分子的生物相容性差和可能存在的毒性,限制了电场敏感水凝胶在生物医药领域的应用。此外,已见报道的电场敏感水凝胶大多数是聚阴离子或聚阳离子,只带有一种电荷,因此只能在某一特定的pH值范围内才表现出电场响应性,这也限制了电场敏感水凝胶可适用的pH值范围。为了克服以上所述的局限性,扩大电场敏感水凝胶的应用范围,本论文采用天然高分子材料制备了四种不同的天然两性荷电水凝胶,分别是壳聚糖/羧甲基纤维素水凝胶、壳聚糖/羧甲基壳聚糖水凝胶、大豆分离蛋白水凝胶和丝素蛋白水凝胶。一方面,天然高分子的无毒性和良好的生物相容性为这些电场敏感水凝胶在生物医药领域的应用提供了可能性;另一方面,两性荷电水凝胶综合了聚阳离子和聚阴离子的特点,在较宽的pH值范围内都具有电场响应性,并且弯曲方向随电解质溶液pH值的变化而变化。对于壳聚糖/羧甲基纤维素和壳聚糖/羧甲基壳聚糖水凝胶,在pH＜7的缓冲溶液中,壳聚糖上的氨基（-NH₂）质子化为-NH₃⁺,水凝胶具有聚阳离子的性质,因此它在电场的作用下弯向阳极;在pH＞7的缓冲溶液中,羧甲基纤维素或羧甲基壳聚糖上的羧基（-COOH）离子化为-COO^-,水凝胶变为聚阴离子,在电场的作用下弯向阴极。除溶液的pH值外,溶液的离子强度、施加电压的大小、水凝胶膜的厚度以及交联剂的用量都会影响水凝胶的电场响应性。通过调节以上参数,我们发现在pH=6,离子强度为0.2 M的缓冲溶液中,15 V的电压下,水凝胶的平衡弯曲角度可达90°。此外,我们还发现施加的电压越大,水凝胶膜的厚度越薄,其平衡弯曲角度越大;适量的交联剂可以增加水凝胶膜的力学性能,并且对其弯曲行为也有一定的影响。对于大豆分离蛋白和丝素蛋白水凝胶,由于二者本身是聚两性电解质,在pH值低于它们等电点的溶液中,水凝胶带有正电荷,在电场的作用下弯向阳极;在pH值高于它们等电点的溶液中,水凝胶带有负电荷,在电场的作用下弯向阴极。由于大豆分离蛋白中含有较多的酸性和碱性氨基酸残基,因此它比丝素蛋白水凝胶具有更好的电场响应性。总之,本论文中制备的四种天然两性荷电水凝胶都能在电场中弯曲,并且在一定的实验条件下,它们的弯曲角度、弯曲速度以及力学性能有所不同,这种多样性扩大了电场敏感水凝胶的应用范围,在实际应用中可以根据具体要求来选择最适合的水凝胶体系。通过改变电解质溶液的pH值、离子强度、施加电压的大小、水凝胶膜的厚度及交联剂的用量,我们可以对水凝胶的电场响应行为进行控制。此外,我们还设计了简单的实验以展示电场敏感水凝胶作为能量转换装置,如人工肌肉和化学阀门等方面的应用潜力。