合理设计玻璃陶瓷微观结构需要从机制上理解基础玻璃化学如何与成核和晶体生长相关联。通过联合调节成分和热处理制度，可以定制结晶相分数、晶粒大小和形态以及残余玻璃的化学性质，从而在不牺牲透明度的情况下提高整体机械性能[[1], [2], [3]]。在常压下，结构-性能关系已经相对成熟，强调了相选择和生长动力学在优化性能中的共同控制[[4], [5], [6], [7]]。然而，在受控的压力-温度（P–T）场下，相序演变与中程有序（MRO）重组之间的耦合及其对机械响应的定量贡献仍缺乏原子尺度的证据。
压力是一个基本的热力学变量，它直接影响原子间距离和键合，改变轨道重叠、自旋状态和电子-声子相互作用，从而重塑电子结构、晶体化学和宏观性能[8]。在非平衡玻璃网络中，最终结构对整个P–T历史高度敏感[9,10]。升高的压力缩短了原子间距离，增加了粘度，并改变了扩散系数[11,12]。这些效应与网络致密化密切相关：在具有显著非桥接氧（NBO）含量的系统中，热辅助压缩可以增加阳离子配位并触发永久性致密化，影响密度、粘度和机械性能[13,14]。同时，自由体积的减少促进了新的局部配置，这些配置成为晶体成核的优选位置，从而控制了相出现的顺序[15]。综合考虑，将温度与压力效应结合起来的热力学视角为提高强度和韧性提供了途径。
先前的工作分析了压力如何改变结晶热力学和动力学[[16], [17], [18]]。Gutzow及其同事[19]表明，在静态压力下，名义结晶域向更高温度移动，而晶体生长受到抑制，主要是因为压力提高了熔体粘度。以锂硅酸盐（Li2Si2O5）为例，在原位研究中显示，压力可以显著改变结晶的表观活化能。热处理前的预加压会在非晶基质中诱导局部有序和构型重排，从而改变高P–T下的成核障碍和有效扩散路径；据报道，在约6 GPa附近SiO4四面体发生变形[20]。尽管压力通常通过增加粘度来抑制晶粒粗化，但在预加载期间的结构重排可能会局部降低有效粘度并增加成核数密度——这一效应通过在约400 °C不同静态压力下处理的样品与在常压下约455 °C处理的样品之间的比较得到了支持[21]。原位实验还直接观察到了加热过程中的压力诱导相变[22]。Büchner等人进一步报告说，高压处理改变了玻璃转变和结晶行为，抑制了外源成核，并在约7.7 GPa时促进了多晶性；因此，HP–HT和传统的常压热处理（AP–HT）产生了不同的相组成和微观结构[23,24]。
在玻璃家族中，Li2O–Al2O3–SiO2（LAS）系统是一个研究压力-结晶耦合的有趣系统。首先，Al2O3通过“消耗”NBO来增加网络聚合，强烈影响结晶路径和相选择；在LAS玻璃中，Al3+通过桥接氧与Si4+相连，增强了网络，提高了粘度，并改变了结晶窗口[25]。其次，Li2Si2O5和petalite（LiAlSi4O10）的共沉淀可以产生有利的性能平衡，但刚度和韧性仍有改进空间。第三，锂硅酸盐（Li2SiO3）通常作为Li2Si2O5在非化学计量组成下的低温前体；虽然Li2SiO3在常压下通常是亚稳态的，但在高压-高温（HP–HT）条件下可以选择性地稳定。与单独的压力相比，HP–HT处理已被证明可以提高硬度和弹性模量，抑制裂纹尺寸，并同时增强强度和断裂韧性，表明其协同强化作用比单独使用任一变量都要强[26]。尽管取得了这些进展，但在LAS系统中，P–T驱动的相演变、MRO重组和机械性能之间的系统化、定量联系仍有待建立。
在这里，我们通过对熔融急冷的LAS玻璃进行原位HP–HT处理，并使用同步辐射高能X射线衍射（HEXRD）、固态核磁共振（NMR）、拉曼光谱、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和选区电子衍射（SAED）来探测不同长度尺度上的结构-相-性能关系，从而填补了这一空白。结构因子（S(Q）和配对分布函数（PDF）、拉曼以及2?Al配位分析之间的交叉验证表明，在HP–HT下，短程有序（SRO）保留了玻璃样的特征，而MRO经历了明显的重组。压力选择性地稳定了virgilite和锂硅酸盐相（Li2SiO3, Li2Si2O5），晶体学纹理加上界面工程激活了一种以裂纹偏转为主的增韧机制。因此，在740 °C和2.5 GPa下，处理后的玻璃陶瓷达到了121 GPa的杨氏模量和1.5 MPa·m1/2KIC，证明了压力引导结晶可以同时增强和增韧LAS玻璃陶瓷，同时保持玻璃基质的有益SRO。
