Tanaka(1978)发现轻度离子化的聚丙烯酰胺在水-丙酮的溶液中能够发生体积相转变的特征，由此引发人们对水凝胶的体积相转变和与之相关的临界现象的研究。研究发现，诸多外界因素如温度、压强、电场、磁场、pH值等都可以引发水凝胶产生不连续的体积相转变。而发生体积相转变的临界温度被称为该水凝胶的低临界溶解温度(LCST)。Tanaka(1978)又发现引发水凝胶体系发生相变的相互作用力可分为四类:范德华力、离子间作用力、氢键、疏水相互作用力。

(1)范德华力:一般包括取向力、诱导力、色散力三部分。色散力存在于大溶质分子之间，呈现非极性。

(2)离子间作用力:离子间作用力主要是静电作用力，静电相互作用力源于大分子链上的离子之间存在相互吸引和排斥力。假如用弱酸性的丙烯酸和强碱性的季铵盐合成两性凝胶，在pH值为中性的环境下，在离子间的静电作用下，水凝胶收缩，而在pH值为碱性或酸性较强的环境下，水凝胶溶胀。(www.daowen.com)

(3)氢键:氢键能够在含有氧、氮等负电性较大的凝胶大分子中产生，它在水凝胶相转变中的作用很大。当形成氢键时，大分子将以特定的方式排列而收缩，氢键在温度升高时容易被破坏，因此凝胶往往在较高温度下溶胀。

(4)疏水相互作用力:水凝胶拥有亲水和疏水两种基团，疏水作用力存在于疏水基团中。当外界环境满足一定条件时，疏水基团形成分子链内胶束，水不容易进入凝胶网络内，从而使凝胶发生体积相转变。