晶子假说（crystallite hypothesis）是苏联学者A.A.Lebedev于1921年提出的。Lebedev对硅酸盐玻璃进行加热和冷却，并测出玻璃在不同温度下的折射率，如图6.2所示。无论升温还是降温，当温度处于500～600℃之间时，玻璃的折射率都发生突变。而SiO2是硅酸盐玻璃的成分之一。α-SiO2与β-SiO2的转变温度（573℃）处于上述折射率突变的温度范围。故Lebedev认为硅酸盐玻璃是尺寸极小的晶体（即晶子）之集合体。

随后，其他学者研究了不同成分的钠硅双组分玻璃（xNa2O·ySiO2）的X射线衍射曲线。结果表明，玻璃的这些曲线在低角度的第一主峰与石英晶体的特征峰相对应。但玻璃的第一主峰不那么尖锐，这说明结晶不完整或晶粒尺寸小而发生了宽化。第二主峰与偏硅酸钠晶体的特征峰相对应。随着钠硅玻璃中SiO2质量分数的增加，第一主峰越明显，第二主峰越模糊。于是有学者认为钠硅双组分玻璃存在方石英和偏硅酸钠晶子。他们还把玻璃升温到400～800℃，再淬火、退火和保温。结果表明：玻璃的X射线衍射图不仅与成分有关，还与其制备工艺有关（图6.3）。温度升高、延长保温时间会使衍射曲线上的主峰变窄。这说明晶面在变得完整或晶子在长大。较完整的晶面和大晶粒对X射线的衍射增强。他们还推论出玻璃中方石英晶子的平均尺寸为1 nm。

图6.2　硅酸盐玻璃折射率随温度变化曲线（引自宋晓岚，2006）

图6.3　27Na2O·73SiO2玻璃的X射线衍射强度曲线（引自宋晓岚，2006）

1—未加热；2—在618℃保温1 h；3—在800℃保温10 min和670℃下保温20 h(www.daowen.com)

后来，其他研究者又用红外光谱研究了石英玻璃和石英晶体。红外光谱的数据也表明玻璃态石英中存在有序区，也有结晶不完整区。

晶子假说的要点可概括为：硅酸盐玻璃由无数晶子组成；晶子是晶格极度变形的微小有序区域；晶子中心的质点排列较有规律，呈有序态；离晶子中心越远，则变形程度越大；晶子分散在无定形介质中；从晶子部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界线；晶子可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微观多相体；晶子的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，且与该玻璃物系的相平衡有关。

根据非晶衍射弥散环与晶态衍射环的衍射角相近的实验结果而提出的微晶模型，其基本思想与晶子模型一致。微晶模型认为大多数原子和其最近邻原子的相对位置与晶体完全相同，这些原子组成一到几个纳米的晶粒。长程序的消失主要是因为这些微晶的取向混乱和无规造成的。微晶模型认为玻璃的不均匀性是由两个结构不相同的区域（微晶区和晶界区）所致。晶子模型中的晶子不同于一般微晶，而是具有晶格变形的有序区。

晶子假说揭示了玻璃的局部不均匀性和近程有序性，描述了玻璃结构近程有序的特点。在Lebedev之后，采用X射线分析晶体结构的工作开始起飞，这一点，我们在第2章介绍过。在分析晶体结构的同时，许多学者也把X射线用于分析玻璃和液体的结构。他们得到的玻璃衍射图是一个或多个衍射环（胶片法），这与液体的X射线衍射图相似。尤其是在1930年，John Turton Randall（1905—1984年）等根据玻璃的X射线衍射数据认为SiO2玻璃是由方石英晶体组成的；这些晶体的平均尺寸在15Å左右。然而，由低角度第一个衍射环的数据计算出，玻璃中方石英晶体（111）面的晶面间距为4.32Å。这比普通大尺寸方石英（cristobalite）晶体（111）面的面间距4.05Å要大6.7%。

除此以外，晶子假说还与其他一些实验事实不符。方石英晶体在200～300℃之间有明显的体积变化，而石英玻璃没有。石英玻璃在高温下保温不同时间，其中细小的方石英晶体将长大而且衍射环逐渐变窄。可是，事实并非如此。石英玻璃展宽的衍射环是突变成方石英衍射环的。根据晶子假设，石英玻璃衍射环的展宽应该与热处理过程和玻璃的起源有关。然而，事实是不同起源、不同热处理过程的玻璃，其X射线衍射环有同样的宽度。由于这些原因，认为玻璃是由极小晶体构成的晶子假说在当时就受到了严峻的考验。

总结一下晶子假说的不足：有序区尺寸太小、晶格变形严重；在晶子尺寸方面，采用X射线和电子、中子衍射都未能取得令人信服的结果；晶子的质量分数、化学组成还未得到合理的确定。后来提出的微晶模型也存在这些问题。比如，采用高分辨率电子显微镜，人们并没有在非晶材料中观察到微晶结构，这都说明微晶模型与实验不符。微晶模型还无法处理微晶的晶界，不能回答晶界原子如何分布。对于非晶合金用微晶模型计算出的平均径向分布函数（RDF）与实验RDF也不符合，故现在支持晶子假说、微晶模型的人很少。