超分子聚合物是高分子科学和超分子科学的交叉学科，其连接方式和高分子聚合物不同，超分子聚合物通过非共价键连接。非共价键存在不同种类，且具有可逆性，因此在聚合过程中实现可控聚合控制反应平衡非常重要。同时，超分子聚合物存在不同的拓扑结构，拓扑结构对于超分子聚合物的功能性有影响。

超分子聚合物的聚合原理

一、驱动力

超分子聚合物的键接方式不同于普通聚合物，通过非共价键相连接。非共价键的相互作用，使得超分子聚合物能够对外界一定的刺激作出响应，撤回刺激，能恢复起始状态。对于非共价键总结了主要有以下几种形式。

1.多重氢键作用

氢键是形成超分子聚合物较为理想的非共价键，因为氢键连接的超分子聚合物能表现出优异的可逆性。另外，氢键的强度以及超分子聚合物的可逆性能够很好地设计和控制。

图1以2-脲基-4嘧啶分子为例，阐述多重氢键的成键原理。

2.π-π作用

在超分子聚合物化学领域内，如果研究对象具有芳香结构，其主要非共价键作用就是π-π共轭，因π-π共轭体系分子间p轨道的重叠所致，因此，随着p电子的增加，共轭效应也随之增加。当然，该非共价键力不如极性溶剂中氢键的作用力强。

图2展示了末端基团具有芳香结构的单体，由于结构复杂，研究者以4简称，红色部分带有芳香结构，两者由于共轭作用相结合。在多重氢键作用下结合成螺旋状结构的超分子聚合物。

3.金属配位键

金属配位键协同作用和其他非共价键相比，具有高度方向性和高强度，这对于制备金属有机框架有很高的应用价值。金属配位键的氧化还原作用对于材料化学的作用意义重大。图3为金属配位键超分子聚合物结构示意图和金属配位键断键过程，两个配体垂直交错结合，非常有规律。

4.主客体相互作用

主客体相互作用是最常用的超分子聚合的作用力之一，常用的大环主体化合物有：冠醚、环糊精、杯芳烃、柱芳烃以及葫芦脲等。

二、提高驱动力

为了增强驱动力，需要多重结合配合。中科院汪峰[3]课题组设计了如图4所示的实验。最终成功制备新型超分子聚合物，镊子形主体分子与芳环结合而成，需要利用多重非共价键之间的相互作用。需要满足头尾相连的超分子聚合物，合成的工艺参数需要有很明确的判断：单体结构，驱动溶液浓度，合适的温度以保证高分子链在溶液中处于伸展状态。

三、几种驱动力

超分子聚合物可以通过几种作用力共同驱动制备得到，南京大学王乐勇[4]课题组便利用这里，“正交定义为“同一个超分子中，存在多个不同种类的超分子相互作用，但互相不干涉。图5为超分子聚合物制备流程图，G1片段两端由对称的基团组成，H2片段一端为冠醚大环，另一端基团具有四重氢键基团，通过氢键结合形成二聚体，之后利用冠醚和G1片段末端基团主客体相互作用得到超分子聚合物。整个过程由两种驱动力作用，但互相之间不产生干涉。

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