本文将冰冻聚合法进行改良合成了具有取向性多孔结构的水凝胶,并在此基础上构建了各向异性微观结构的温敏水凝胶及可降解水凝胶;同时,提出了冰冻聚合法制备非水溶胀聚合物大孔材料的新工艺。将定向冰冻技术与冰冻聚合技术相结合,合成了具有取向性多孔结构的聚乙二醇(PEG)水凝胶,微管状的孔结构沿着定向冰冻方向取向排列。PEG水凝胶的孔径可以利用不同的定向冰冻温度或者单体聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)的分子量来进行调节。定向冰冻温度越低,所得水凝胶的孔径越小。各向异性的多孔结构还导致了各向异性的机械强度和传质行为。采用两种生物大分子,即氧化葡聚糖(oxDex)和壳聚糖(CHI),利用oxDex分子链上的醛基和CHI分子链上的氨基相互作用生成亚胺键作为凝胶网络的交联点位;同时采用定向冰冻致孔技术诱导冰晶的生长,从而得到了具有取向性多孔结构的oxDex-CHI双组分凝胶。通过控制定向冰冻的温度,凝胶的孔径可以在20-100μm之间调节。由于未加入小分子单体,引发剂等有毒物质,oxDex-CHI凝胶具有良好的生物相容性。在壳聚糖酶的作用下,凝胶组分之一的壳聚糖被水解为可溶性的小分子多糖,从而导致整个凝胶网络降解。凝胶的降解速度可以通过调节凝胶组分,酶溶液浓度等参数来控制。提出了一种具有各向异性微观结构的温敏水凝胶的制备方法。以取向性多孔结构的PEG水凝胶作为第一网络和模板,引入温敏性的聚异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)水凝胶作为第二网络,从而形成一个具有取向性的双网络结构。当温度变化时,由于PNIPAAm的形变受到了PEG网络的限制,所以该PEG-PNIPAAm凝胶表现出一种特殊的各向异性的收缩形变。通过对第二网络进行合理的设计,可容易得到pH、电、光等其他敏感特性。这种特殊的响应机制为将智能凝胶集成到开关阀门、传感器等器件时提供了新的设计思路。以二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,过氧化二苯甲酰+二甲基苯胺(BpO+DMA)为氧化还原引发体系,将冰冻聚合的方法成功扩展到非水溶胀聚合物体系,制备出交联型据甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)等聚丙烯酸酯类大孔树脂。由于所选溶剂DMSO特殊的结晶行为,PMMA等大孔树脂呈现出一种局部取向的多孔结构。大孔树脂的化学组成,包括单体含量、交联剂含量,对其孔结构及压缩强度都有一定的影响。通过选择不同极性的丙烯酸酯类单体,得到的大孔树脂可以用来吸附二氯甲烷、苯等不同极性的有机溶剂。由于开放性的互相连通的大孔结构,有机溶剂的吸附是超快速的,且通过简单的压缩就能达到有机溶剂的吸附-脱附循环,实现材料的重复利用。