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 玻璃纖維的高強度，引起了科學家的很大興趣，井紛紛研究其高強的本質，提出了種種假說，試圖從結構上予以說明。如培拉素夫等人從玻璃的聚合物結構出發、提出了纖維在成形過程中，發生了分子取向，形成鏈狀結構。又如巴爾切涅夫認為玻璃纖維成形時，表面產生增強層，深度達5－10nm，使纖維強度可高達3000－3200MPa。隨著研究的深入，上述結構上不同于玻璃的假說均己被證實并不怕當。日前比較一致的看法是玻璃纖維與玻璃在結構上有同一性。只是由于玻璃纖維在高速冷卻條件下成形的，因而其微觀結構接近于高溫熔體的結構，呈現出疏松、迎形、內能很高的特征。這可以從上面一些事實得到證明。
首先，玻璃纖維與同一成分的塊玻璃相比，其密度、折射率、彈性模量都顯得較小。隨著纖維直徑的增大、熱處理過程的進行，這些參數逐漸加大至接近塊玻璃的數值。
同成分的玻璃纖維密度比塊玻璃要小1.94％左右，這表明纖維在拉絲時沒有發生過分子取向。
測定了直徑50um的纖維(拉制后立即在510℃下處理2．5h)和同成分的塊玻璃的泊松系數同樣為0.18+－0.02，同樣證明纖維與塊狀玻璃的分子結構的同一性。
其次，可以通過玻璃、玻璃纖維的內摩擦的試驗加以說明。若在玻消內部引起振動過程，即使在與外界隔離的條件下，其機械能也會很快地轉變為熱為內耗。玻璃材料的內耗是表征其內部發生機械能損耗時抵抗變形的能力。它反映玻璃內部結構和質點運動的變化。測量玻璃的內耗，是研究玻璃結構變化的一種方法。內耗的大小，可以用能量衰減率或內摩擦Q－1來度量。
在細纖維內摩擦松弛過程的活化能上所反映的定量差別指出，纖維的結構接近高溫下的玻璃結構。纖維直徑變大，纖維尺寸愈來眾接近塊玻璃尺寸，結構趨于緊密，內耗變小，玻璃纖維在熱處理之后，其松弛譜的特征要發生變化。
松弛譜的變化特征證明，玻璃纖維經熱處理后，結構向平衡態靠近。玻璃在經熱處理后。結構趨于緊密，內耗變小。