这些模型通过模拟原子或分子的排列方式，揭示了非晶态物质在长程无序、短程有序的复杂结构特征。以下华算科技将从多个角度详细探讨非晶模型的理论基础、结构模型、动力学行为及其在材料科学中的应用。
非晶态物质的结构与晶体材料有本质区别。晶体具有长程有序的原子排列，而非晶态物质则缺乏这种长程有序性，但其短程结构仍表现出一定的有序性。这种“长程无序、短程有序”的特性是理解非晶态物质行为的关键。因此，非晶模型的建立旨在通过数学和物理手段，模拟和解释这种复杂的结构特征。
在20世纪50年代，Bernal提出了“无规密堆模型”（Disordered Packing Model），认为非晶态结构可以看作是由大量无规排列的硬球组成，这些硬球在空间中随机堆积，形成一种连续的、致密的填充结构。这一模型虽然简单，但为后续的非晶态研究奠定了基础。
随后，Gaskell在1960年代提出了“连续无规网络模型”（Continuum Random Network Model），认为非晶态结构是由原子通过共价键连接形成的网络结构，其中原子的排列方式是无规的，但局部结构仍保持一定的有序性。
无规密堆模型（Disordered Packing Model）
无规密堆模型是最早提出的非晶态结构模型之一。该模型假设非晶态结构由不可压缩的硬球组成，这些硬球在空间中随机堆积，形成一种连续的、致密的填充结构。
模型中，四面体和半八面体结构是无规密堆积中的主要短程结构，代表了非晶态材料的重要结构特征。该模型在模拟非晶合金结构方面取得了一定成功，但存在与实际情况不符的假设，如不同类别的原子完全一致的近邻情况。
连续无规网络模型（Continuum Random Network Model）
连续无规网络模型认为非晶态结构是由原子通过共价键连接形成的网络结构，其中原子的排列方式是无规的，但局部结构仍保持一定的有序性。
该模型适用于描述金属/非金属类合金的无序密堆排列结构，其中非金属原子占据多面体空穴位置，原子间保持最近邻的键长、键角关系的基本恒定，构成空间网络。
密堆团簇堆垛模型（Close-Packed Cluster Stacking Model）
密堆团簇堆垛模型认为非晶态结构由溶质原子为中心的最有效的密堆团簇结构作为结构单元，溶剂原子占据溶质原子的第一配位壳层的位置，团簇之间或共面，或共线和共点，从原子密排的角度看，共面可达到较高密度，但内部应变需要使得团簇间形成共线和共点。该模型能够更好地解释非晶态结构中的短程和中程有序结构。
微晶模型（Microcrystalline Model）
微晶模型认为非晶态结构由非常小的微晶组成，晶粒大小在十几埃到几十埃之间，晶粒内的短程结构与晶体相同，但长程无序是各晶粒取向杂乱分布的结果。
然而，该模型在描述晶粒间界处的原子排列和计算出的径向分布函数或双体分布函数与实验结果之间难以定量分析，且得到的合金密度差异较大。
准等同团簇模型（Quasi-Identical Cluster Model）
准等同团簇模型认为非晶态结构由多个准等同的团簇组成，这些团簇在空间中随机排列，形成一种无规的结构。该模型能够更好地解释非晶态结构中的短程和中程有序结构，但其复杂性使得计算和模拟变得困难。
非晶态物质的动力学行为与其结构密切相关。在非晶态物质中，原子或分子的运动受到多种因素的影响，包括温度、压力、外部场等。非晶模型不仅用于描述结构，还用于模拟和预测非晶态物质的动力学行为。
玻璃化转变是非晶态物质的一个重要动力学现象。在玻璃化温度（Tg）以下，非晶态物质表现出类似固体的行为；而在Tg以上，物质表现出类似液体的行为。
非晶模型通过模拟原子或分子的运动，可以揭示玻璃化转变的机制。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶态物质在不同温度下的动力学行为，从而预测其玻璃化转变温度。
晶化过程是非晶态物质向晶态物质转变的过程。在非晶态物质中，晶化过程通常涉及成核和生长两个阶段。
非晶模型可以通过模拟原子或分子的运动，研究晶化过程的动力学行为。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶态物质在不同温度下的晶化行为，从而预测其晶化温度和晶化速率。
塑性变形是非晶态物质在受到外力作用时发生的永久形变。非晶模型通过模拟原子或分子的运动，可以研究塑性变形的机制。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶态物质在不同应变条件下的塑性变形行为，从而预测其力学性能。
非晶模型不仅在理论研究中具有重要意义，在实际应用中也发挥着重要作用。通过非晶模型的研究，可以开发出性能更加优良的新型非晶态材料。
非晶合金是一种具有优异力学性能和物理性能的材料。通过非晶模型的研究，可以揭示非晶合金的结构和动力学行为，从而指导其制备和性能优化。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶合金在不同温度下的晶化行为，从而预测其晶化温度和晶化速率。
非晶聚合物是一种具有优异柔韧性和可加工性的材料。通过非晶模型的研究，可以揭示非晶聚合物的结构和动力学行为，从而指导其制备和性能优化。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶聚合物在不同温度下的玻璃化转变行为，从而预测其玻璃化转变温度。
非晶玻璃是一种具有优异光学性能和化学稳定性的材料。通过非晶模型的研究，可以揭示非晶玻璃的结构和动力学行为，从而指导其制备和性能优化。例如，通过分子动力学模拟，可以研究非晶玻璃在不同温度下的晶化行为，从而预测其晶化温度和晶化速率。
非晶模型是描述非晶态物质微观结构和动力学行为的重要理论工具。通过非晶模型的研究，可以揭示非晶态物质的结构和动力学行为，从而指导其制备和性能优化。尽管非晶模型在理论研究中取得了显著进展，但仍面临一些挑战。
未来，随着计算能力的提升和算法的改进，非晶模型将在非晶态物质的研究中发挥更大的作用，为开发性能更加优良的新型非晶态材料提供理论支持。
🎯500+博士团队护航，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
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