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“我们能够推动化学自组装走多远？”，这是《Sciece》创刊125周年纪念上提出的21世纪亟待解决的25个重大科学问题之一。最近，自组装的研究逐渐由嵌段共聚物的组装向高分子之间基于非共价键或动态共价键的自组装发展。但是，这些自组装行为的实现都需要提供外界“开/关”刺激。本研究试图将pH振荡反应替换传统的外界“开/关”刺激，作为动态共价键可逆“形成”与“断裂”的驱动源，构建一种自主、循环、可逆的自组装体系。具体来说，本论文的工作包括以下几个方面:
1、在连续流动搅拌反应器(CSTR)中，分别构建NaBrO3-Na2SO3-HClO4-KMnO4(BSHM)和H2O2-Na2S2O4(HPD)两类pH振荡体系。考察了温度、流速、浓度等因素对pH振荡体系的振荡周期、pH值的变化范围以及在高pH值和低pH值持续时间的影响
2、设计并合成了含醛基、胺基、苯硼酸基和双羟基的高分子，通过高分子间溶胶-凝胶的可逆转变研究酰腙键、亚胺键和苯硼酸酯的pH响应性，发现它们都能在碱性条件下形成，在酸性条件下水解，但是可逆形成的速度和pH值不同。最后发现，苯硼酸酯键兼有酰腙键和亚胺键的优点，在pH大于或等于8.5时能快速形成，而在pH小于或等于4时，也能快速离解。
3、采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)方法合成了PNIPAM-macroCTA大分子引发剂，再分别与丙烯酰胺苯硼酸衍生物(M1)和丙烯酰胺双羟基衍生物(M2)合成嵌段共聚物PNIPAM108-b-PPBA65与PNIPAM108-b-Pdiol83。进一步利用DLS、FL、UV和1H NMR考察了溶液中PNIPAM108-b-PPBA65以及PNIPAM108-b-PPBA65与PNIPAM108-b-Pdiol83之间的可逆组装行为，提出了可逆自组装行为的机理。特别是，在HPDpH振荡体系中，实现了PNIPAM108-b-PPBA65与PNIPAM108-b-Pdiol83之间的自主、循环、可逆自组装。
4、通过自由基聚合，制备了含苯硼酸和双羟基的水凝胶，同样，在HPD pH振荡体系中，也实现了宏观凝胶间的自主、可逆、循环自组装。通过FTIR，13B NMR光谱和对比组装研究，提出了宏观凝胶组装的机理。基于凝胶可逆组装过程中应力变化，研究了宏观凝胶的组装动力学，探讨了组装时间和凝胶中苯硼酸的含量对凝胶间结合强度的影响。