近年来，随着材料科学的快速发展，智能水凝胶因其独特的物理化学性质在生物医学、环境保护和传感检测等领域展现出广阔的应用前景。本文以N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和β-环糊精（β-CD）为主要原料，通过自由基聚合反应成功制备了一种兼具温度与pH双重响应特性的新型水凝胶材料，并对其结构与性能进行了系统的研究。

一、实验设计与方法

本研究采用溶液聚合法，在温和条件下将NIPAAm单体与β-CD交联剂混合后加入引发剂，通过控制反应温度和时间实现了目标水凝胶的高效合成。为了优化材料性能，实验中还引入了少量甲叉双丙烯酰胺作为交联剂，以增强水凝胶网络的机械强度和稳定性。此外，利用红外光谱（FTIR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）等手段对产物进行了表征，确认了其分子结构。

二、性能测试与分析

1. 温度响应特性

实验结果表明，所制备的水凝胶具有典型的“体积相转变”现象，即当环境温度接近或超过临界溶解温度（LCST）时，材料会迅速发生由溶胀到收缩的变化。这一特性主要归因于NIPAAm链段的疏水相互作用随温度升高而加强。进一步研究表明，通过调整β-CD的比例可以有效调控水凝胶的LCST值，使其适应不同应用场景的需求。

2. pH响应特性

除了温度敏感性外，该水凝胶还表现出良好的pH响应能力。在酸性或碱性环境中，由于β-CD与质子化/去质子化基团之间的相互作用发生变化，水凝胶的溶胀行为也会随之改变。这种特性为开发基于pH变化的智能释放系统提供了理论基础和技术支持。

3. 力学性能与生物相容性

通过对水凝胶样品进行拉伸实验发现，适量添加交联剂能够显著提高材料的抗拉强度和弹性模量，同时保持较高的断裂伸长率。细胞毒性试验结果显示，该水凝胶具有优异的生物相容性，可作为一种潜在的安全型医用材料用于药物递送或组织工程领域。

三、结论与展望

综上所述，本研究所制备的温度与pH双重响应型N-异丙基丙烯酰胺-β-环糊精水凝胶不仅具备优良的功能特性，而且合成工艺简单、成本低廉，具有很高的实用价值和发展潜力。未来我们将继续深入探索其在可控释药、环境监测等方面的应用潜力，力求为相关领域的技术创新贡献更多智慧与力量。