玻璃态材料由于其成分连续可调,各向同性等优点,被广泛用作在工程材料或功能材料,涉及人们生活的各行各业。但是,玻璃态是亚稳态,具有较高的能量和结构上的长程无序性,人们对其本质的认知还十分有限。尤其是玻璃态结构具有长程无序短程有序的微观不均匀性,严重影响了该类材料的使用安全与寿命,因此,有必要深入了解玻璃态材料的异质性。以往研究表明,玻璃态材料的性能与其弛豫动力学行为紧密相关,通过不同的分析测量手段能够在玻璃态以及过冷液态中发现多种弛豫行为,例如在氯苯的介电弛豫谱中发现了与玻璃转变对应的结构弛豫以及更快的二级弛豫;在单羟基醇中出现了与氢键超结构有关的德拜弛豫等。通过对这些弛豫过程的分析可以进一步获得与玻璃转变相关的弛豫动力学参量（如强弱性因子、非指数因子等）,尤其是非指数因子,其对认识玻璃态材料结构与动力学异质性有着重要意义。在本研究中,从玻璃形成能力相对较强的小分子体系入手,开展了对其弛豫动力学异质性的研究。通过焓弛豫与介电弛豫的测量手段获得了相应的弛豫动力学参量,进一步解释并建立了不同分子结构、物理化学性质与异质性之间的关联,阐明了不同测量手段获得的弛豫动力学参量差异与玻璃态动力学异质性之间的联系。此外,通过对比二元、三元混合体系与纯组元体系之间的弛豫动力学行为,证实了混合体系浓度波动对动力学异质性的影响,并基于玻璃态材料的异质性,建立了归一化玻璃转变宽度与浓度波动之间的定量关联,进一步拓宽了玻璃转变相关参量的应用领域。为了获得在过冷液态与玻璃态下,纯组元与多组元分子体系的弛豫动力学行为以及混合有关的相应参量,本文主要使用了宽频介电、量热和小角/宽角X射线技术研究了不同玻璃形成体系中焓弛豫与介电弛豫动力学异质性的起源与本质。具体研究内容如下:通过宽频介电技术研究了多种小分子纯物质体系在较宽的温度范围下的弛豫动力学行为。在布洛芬以及硝唑类药物分子的研究中发现,手性结构对动力学异质性没有影响。此外在苯酰二茂铁以及氨甲基二甲基二茂铁中发现了异常的非指数因子变化,经过kirkwood方程等讨论证实与二茂铁结构的特殊运动模式有关,源于瞬态偶极矩造成的异质性增强。并且偶极距与非指数因子β之间存在正相关,分子极性与介电弛豫动力学异质性高度相关。此外,在金属有机分子二茂铁等小分子体系进一步中发现刚性与柔性结构对动力学异质性影响较大,柔性结构导致非指数因子下降,动力学异质性升高。随后,也使用量热学技术对以上的物质进行了相应的焓弛豫动力学分析,通过确定焓弛豫动力学异质性与分子手性、极性等结构与物理化学性质之间的关系,发现介电弛豫和焓弛豫动力学参量之间存在差异,阐明了差异源自分子极性等因素导致的宏观整体的焓弛豫与局部微观的介电弛豫异质性之间的失耦,建立了差异的起源与动力学异质性之间的联系。为了在体系中创造更显著的动力学异质性,引入结构异质性。为此,研究了具有不同混合模式的二元混合体系的动力学行为,在强不对称体系（三苯基乙烯/皮考啉）中发现了一系列异常动力学行为:焓弛豫和介电弛豫测量得到的玻璃转变温度严重偏离二者在纯物质中的关联;非指数因子与非线性因子偏离β＞x这一常规关联;归一化玻璃转变宽度的大幅度增加等。通过分析混合体系中动力学异质性的起源,证实了异常行为源于混合中的浓度波动。随后,对具有两个玻璃转变的极端不对称混合体系（磷酸三丙酯/聚苯乙烯）进行退火以及弛豫谱的测量,发现其异常并不是源自于相分离,而是强烈的浓度波动导致了连续的浓度梯度存在,退火产生的预峰也证实该体系并不单纯是两个玻璃转变,而是一个大范围的玻璃转变区域。之后,进一步对小分子纯组元以及不同的二元体系弛豫动力学行为进行对比,发现异常的弛豫动力学行为均与归一化玻璃转变宽度之间存在着线性关系。此外,通过进一步添加活性剂菲啶来研究强不对称多元混合体系的弛豫动力学异质性,发现不同测量手段获得的玻璃转变温度、非指数因子的失耦与组元极性关联性更强,而归一化玻璃转变宽度与浓度波动联系更紧密。通过上述工作,阐明了混合体系中动力学异质性的起源,结构异质性的增强造成了浓度波动的变大,为基于结构改善混合体系的异质性提供了实验依据。最后对玻璃形成混合体系的浓度波动开展研究,使用小角与宽角X射线散射技术对三个具有不同浓度波动与混合热大小的二元体系进行了研究,通过数据处理和分析,发现代表体系电子密度偏方差的不变量Q偏离理想混合的数值能够定量地判断浓度波动的大小。通过建立不变量Q与归一化玻璃转变宽度之间的线性对应关系,进一步印证了归一化玻璃转变宽度可以定量、准确地判断浓度波动。解决了混合体系中浓度波动难以定量表征的这一难题,并且与其他手段对比,其测量过程更为省时简单,拓宽了玻璃转变的应用范围。