温敏聚合物是一类物理性质在临界温度附近发生剧烈变化的智能材料，包括具有下临界溶解温度（LCST）的聚合物和具有上临界溶解温度（UCST）的聚合物。LCST聚合物在低温下亲水而高温下疏水，UCST聚合物则与之相反。两类聚合物响应方式相反、功能互补，在水处理、药物释放、催化剂载体、传感器、驱动器等领域具有重要应用。根据应用需求对聚合物的LCST或者UCST进行调节，是温敏聚合物材料设计中的关键问题。针对这一问题，通常做法是将疏水单体与温敏性单体进行共聚以调节聚合物的亲疏水性，这就必须在有机溶剂中实施聚合。将常见的水溶性单体在水相中聚合成响应温度可调的温敏聚合物，是一种更为环保和经济的方法。

图1. 温敏聚合物水相合成路线与响应机理

宁波大学赵传壮副教授团队通过氢键给体和受体组合的策略在水相中制备了一系列响应温度可调的UCST聚合物和LCST聚合物。他们将丙烯酸（AAc）、 N -乙烯基吡咯烷酮（NVP）和丙烯酰胺（AAm）进行共聚得到了UCST型聚合物，将AAc、NVP与二甲基丙烯酰胺（DMA）进行共聚得到了LCST型聚合物。所有聚合过程全部在水相中进行，聚合物产物的响应温度可以随着单体比例的变化在0~70摄氏度区间内进行调节。上述分子设计的关键在于不同单体之间的氢键配对规律：AAc与NVP组成较强氢键而AAc与AAm组成较弱氢键，因此共聚物poly(AAc- co -NVP- co -AAm)会在低温下发生链间氢键缔合并在高温下解离；AAc与NVP组成的氢键缔合物较为疏水而DMA具有两亲性，因此共聚物poly(AAc- co -NVP- co -DMA)会在高温下失去结合水而发生聚集。他们进一步通过改变溶液pH、加入氘水、加入小分子氢键受体 N -甲基吡咯烷酮等手段验证了上述机理。

这一成果将拓展温敏聚合物的分子设计方法，对基于温敏性聚合物的功能胶束、膜材料和水凝胶的制备和加工具有指导意义。