铝硅酸盐玻璃具有良好的机械性能和高透明度,是工业生产中十分重要的体系。虽然对铝硅酸盐玻璃已有很多的研究,但是它的结构理论和性能优化仍然备受关注。近几十年来,第一性原理计算方法的准确率和效率不断提高,已成为研究新材料的重要途径。本研究应用第一性原理分子动力学模拟,对一系列用现有实验方法难以得到玻璃的组分从理论计算角度研究玻璃形成可能性及其结构,旨在获得其组分,结构和性能之间的关系,发掘其应用潜力,为开发新材料提供基础。本文首先应用第一性原理分子动力学模拟研究了含SiO₂、Al₂O₃、B₂O₃、Na₂O、MgO等组分的多网络形成体铝硅酸盐玻璃的结构。计算得到的各项结构性质（键长,结构因子,Qⁿ分布）与实验得到的相应玻璃组分从固态核磁共振、高能X射线衍射得到的结果一致,说明本文采用的计算步骤和建模方法适用于铝硅酸盐体系玻璃。研究结果表明第一性原理分子动力学的热处理参数对玻璃的短程性质影响很小,对中程性质影响较大。本研究的多网络形成体铝硅酸盐玻璃中,全部Si和部分Al以4配位的形式存在,构成了玻璃的空间骨架结构,而B主要以[BO₃]配位存在。[BO₃]和碱性离子的加入使得体系具有较大尺寸的环。电子性质研究表明,在网络中引入网络修饰体会减小禁带宽度。在此基础上,本文对Na₂O-Al₂O₃-SiO₂三元相图玻璃形成区内外的13个组分的玻璃结构、性能以及玻璃形成能力强弱进行了探究。模拟发现,实验中无法得到玻璃的组分在极快的冷却速率下(约10¹² K/s¹0¹⁴ K/s)可以保持无序的特征,在SiO₂含量为30%-60%范围内,R_Na/Al比值减小,Al的配位数变高,玻璃网络连贯性更强。计算所得杨氏模量结果表明,部分玻璃形成区外的组分拥有高的弹性模量,具备一定的应用的潜力。相对玻璃形成区外的组分,玻璃形成区内的组分玻璃转变温度T_g高和熔化温度T_m小,因此约化玻璃转变温度T_rg=T_g/T_m较大,玻璃形成能力强;玻璃形成区外组分反之。随着冷却速率减小,玻璃形成区外组分能量衰减很快,析晶倾向大,进一步的实验证明析晶的玻璃组分可以通过提高冷却速率形成稳定的玻璃。虽然Na₂O-Al₂O₃-SiO₂三元相图的玻璃形成区研究工作只是在理论水平的模拟,但是倘若能实现超快的冷却速率,对玻璃的研究和生产将有积极的意义。