2）玻璃成分、结构设计和性能 预测。
玻璃的性能主要取决于成分和微观结构。利用材 料设计软件，通过改变成分、结构调整，可以控制其 性能，获得满足要求的材料。
J. de Bonfils 等人利用分子动力学方法计算了掺杂 Eu3+的硼硅酸盐玻璃的结构，并预测了其荧光光谱。 S. Suehara 等利用第一性原理分子轨道理论计算预测了 典型玻璃形成体（B2O3、SiO2、P2O5 和TeO2）的折 射率和三阶非线性光磁化系数。D. Foix 等利用第一性 原理计算了具有离子电导的硫化物玻璃的结构特性。
二、传统玻璃与新型功能玻璃
新型功能玻璃
随着电子学、光电子学、光机电一体化、通信技术、 能源技术、航天航空技术、生物技术、生命科学等学科的迅 速发展，对玻璃材料的性能提出了更高的要求。新功能和高 性能玻璃材料的研究和开发，对推动材料的发展和社会科学 的进步越来越重要。在21 世纪科技高速发展的今天，对新 型玻璃，即与传统玻璃相比具有不同性质、功能和用途，或 采用与传统玻璃不同的成分、原料和制备工艺而得到的玻璃 材料及制品的要求越来越高，尤其是在信息技术、生命科学、 新能源与再生能源、新材料、海洋科学、环境保护方面表现 得尤为突出。
发达国家和地区已经立法限制了平板玻璃原片的直接应用， 而必须使用镀膜玻璃。利用材料设计方法，可以开发出具有各 种功能并适合于玻璃表面镀覆的新膜层材料，确定薄膜性能随 各元素含量和结构的变化趋势，研究膜层材料与基体玻璃的结 合状态和应力分布及其受温度、压力等条件的影响，确定最佳 成膜工艺条件。
材料设计特点
1标明确 5）提升效率
下图给出的是材料设计软件的适用对象、理论 研究方法、可分析性质及一般技术流程
材料设计的一般过程是
1）明确要求和目的。 即确定目的材料的各项性能指标，明确这些性能取决于哪些材 料性质。 2）选材。根据经验或数据库或专家系统，确定可能的备选材 料及其复合材料。 3）甄选。如果有备选项，则通过实验方法验证其是否满足要 求，若是则整个过程结束，否则实验其他备选材料，若都不符 合要求则设计新材料。 4）建模计算。在选定相关材料后，选取可能的材料成分组合， 建立不同的结构模型， 5）制备、分析与验证。对计算得出的符合目标的新材料，确 定制备工艺条件和参数，实验制备出实物样品，检测其性能是 否确实满足要求。 6）循环验证与补充完善。
新型玻璃材料设计制备技术进展
目录
1. 概述 2. 传统玻璃与新型功能玻璃 3. 材料设计方法 4. 材料设计在玻璃材料领域应用 5.新型玻璃薄膜材料的设计方法 6.新型玻璃材料的需求、研发趋势与进展
一、概述
玻璃薄膜是指 厚度几微米至几百微米的 玻璃薄片。
一般由玻璃熔体从狭缝流出时按一定速 度拉制而得。也可将玻璃板重新加热拉制 或将玻璃管重新加热吹薄，连续剖拉而成。 保持玻璃原有的绝缘和耐热等特性，并具 有可挠性。
3）玻璃生产制造的工艺调整。
利用材料设计软件，可以施加或调整时间、 温度、压力、电磁场等参数，判断其对材料成 形、结构和性能的影响。从而为制定最佳材料 生产（成形）条件和工艺提供理论指导，最终 获得满足需求的玻璃产品。
4）玻璃功能膜材料设计和性能 预测。
在普通玻璃原片上镀覆各种薄膜，以获得具有传递信息、 节能、环保等功能的产品，已成为玻璃行业的发展趋势。
材料设计专家系统是指具有相当数量的与材料有关的各
种背景知识，并能运用这些知识解决材料设计中有关问题的 计算机程序系统。 3）材料设计中的计算机仿真
采用计算机仿真模拟，通过设计好一系列的合成路线来
获得目标材料，并能够了解这些材料的纳米和微观相结构， 得出实验结果可以指导新材料研究，也是材料设计中有效方 法之一。
发展
随着汽车、航空、电子和太阳能行业的快速发 展，对平板玻璃材料功能性的要求日益增加，增 加平板玻璃功能性主要采用在玻璃基体表面附加 薄膜的方法。因此，在与玻璃相关的薄膜材料设 计、制备技术方面，在国际范围内形成了新一轮 热潮。而伴随着量子力学、固体物理等学科在理 论上不断完善，以及计算机技术的飞速发展，形 成了具有新功能、高性能的玻璃薄膜材料研究和 开发的技术手段，即可以按照所需要的宏观性能， 从原子、分子层次设计出满足要求的材料设计方 法。
三、材料设计方法
材料设计是指通过理论与计算预报新材料的组分、结构 与性能，或者说，通过理论设计来“订做”具有特定性能的 新材料。
这是人们长期追求的目标，目前并未完全实现。尽管如 此，由于凝聚态物理学、量子化学等相关基础学科的深入发 展，以及计算机能力的空前提高，使得材料研制过程中理论 和计算的作用越来越大，直至变得不可缺少。
下图给出了材料研究中的理论方法、空间尺度及相互作 用时间三者的对应关系
材料设计的技术途径
材料设计方法主要是从第一性原理出发进行演绎计算或
在经验规律基础上进行归纳，或二者的交叉、组合。材料设 计的技术途径可分为： 1）建立材料知识库和数据库技术。
材料知识库和数据库就是以存取材料知识和性能数据为 主要内容的数值数据库。 2）材料设计专家系统
四、材料设计在玻璃材料领域应 用
目前，材料设计在玻璃功能材料研发中已 经实现了广泛的应用。主要如下： 1）深化并扩展对玻璃基本属性和规律的认识。 2）玻璃成分、结构设计和性能预测。 3）玻璃生产制造的工艺调整。 4）玻璃功能膜材料设计和性能预测。
1）深化并扩展对玻璃基本属性和规律的认识。
玻璃是大量原子、电子等微观粒子的集合。 利用第一性原理计算和分子动力学等方法，利 用能量等判据，从原子、电子等尺度解释说明 玻璃的形成条件和规律，可以加深对玻璃材料 的理解，从而为开拓新型玻璃功能材料提供坚 实的基础。
材料设计可按研究对象的空间尺度不同而划分为3 个层 次：微观设计层次，是涉及空间尺度约l nm 量级的原子、电 子层次的设计；连续模型层次，典型尺度在约1 m 量级，此 时材料被看成连续介质而不考虑其中单个原子、分子的行为； 工程设计层次，尺度对应于宏观材料，涉及大块材料的加工 和使用性能的设计研究。