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水凝膠（Hydrogel）是以水為分散介質的凝膠。具有網狀交聯結構的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結合，將水分子連接在網狀內部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯聚合物。
水凝膠是一類具有三維網絡結構的聚合物，在水中能夠吸收大量水分而溶脹，并在溶脹之后能夠繼續保持其原有結構而不被溶解。
水凝膠有各種分類方法，根據水凝膠網絡鍵合的不同，可分為物理凝膠和化學凝膠。
物理凝膠是通過物理作用力如靜電作用、氫鍵、鏈的纏繞等形成的，這種凝膠是非永久性的，通過加熱凝膠可轉變為溶、氣態，所以也被稱為熱可逆凝膠。
許多天然高分子在常溫下呈穩定的凝膠態，如k2型角叉菜膠、瓊脂等；在合成聚合物中，聚乙烯醇（PVA）是一典型的例子，經過冰凍融化處理，可得到在60℃以下穩定的水凝膠。化學凝膠是由化學鍵交聯形成的三維網絡聚合物，是永久性的，又稱為真凝膠。
根據水凝膠對外界刺激的響應情況可分為傳統的水凝膠和環境敏感的水凝膠兩大類。傳統的水凝膠對環境的變化如溫度或pH等的變化不敏感，而環境敏感的水凝膠是指自身能感知外界環境（如溫度、pH、光、電、壓力等）微小的變化或刺激，并能產生相應的物理結構和化學性質變化甚至突變的一類高分子凝膠。
