1. 水凝胶的制备

PVA 水凝胶常见用冷冻 - 解冻法制备。材料为聚乙烯醇（聚合度 1700 - 2400、醇解度＞98%）和去离子水，需电子天平、磁力搅拌器等仪器。步骤：先按所需浓度称取 PVA 和水，将水加至三口烧瓶搅拌，缓慢加 PVA 粉末，升温至 90 - 95℃搅拌 2 - 3 小时至完全溶解；溶液冷却脱泡后倒入模具；放入 - 20℃冰箱冷冻 12 - 24 小时，取出室温解冻 2 - 4 小时，重复 3 - 5 次循环；最后取出凝胶用去离子水冲洗、浸泡至溶胀平衡。注意控制 PVA 溶解温度与速度，优化冷冻解冻条件，操作中注意安全。

2. 柔性电子与传感

• 可穿戴设备：导电水凝胶（如PVA/PANI复合）用于柔性应变传感器，监测人体运动、呼吸或心率。自修复凝胶延长电子器件寿命（如可拉伸电路）。
• 仿生机器人：光/电响应凝胶驱动软体机器人（如仿生抓手、微型游泳机器人）。离子凝胶用于人工肌肉或触觉反馈系统。
• 生物传感器：葡萄糖敏感凝胶集成于连续血糖监测设备。DNA/蛋白质检测凝胶用于即时诊断（POCT）。

3. 环境与能源

• 污染治理：吸附重金属离子（如含羧甲基纤维素凝胶捕获铅、镉）。油水分离材料（疏水改性凝胶处理漏油或工业废水）。。
• 水资源管理：土壤保水剂（如聚丙烯酸盐凝胶用于干旱地区农业节水）。海水淡化膜（温敏凝胶辅助太阳能驱动脱盐）。。
• 能源存储与转换：凝胶电解质用于柔性超级电容器或锂离子电池（提高安全性）。光热转换凝胶用于太阳能蒸发淡水生产。。

4. 工业与日常生活

• 食品工业：食品增稠剂（如琼脂、卡拉胶）。控释保鲜膜（负载抗菌剂的凝胶延长果蔬保质期）。。
• 化妆品与个人护理：面膜、保湿霜中的锁水成分（如芦荟凝胶）。温感变色凝胶用于智能美妆产品。
• 农业与园艺：农药/肥料缓释载体（减少环境污染，提高利用率）。种子包衣凝胶（保水促萌发）。

5. 前沿研究与新兴领域

• 脑机接口：导电凝胶作为神经电极界面，减少组织损伤，提升信号传输效率。。
• 太空科技：宇航员用自修复凝胶防护服或太空舱内水循环系统。。
• 智能材料：4D打印水凝胶（随时间/环境自发形变），用于自适应结构或动态器件。。