玻璃纤维的高强度，引起了科学家的极大兴趣，并纷纷研究其高强的本质，提出了种种假说，试图从结构上予以说明。如塔拉索夫等人从玻璃的聚合物结构出发，提出了纤维在成形过程中，发生了分子取向，形成链状结构。又如马尔切涅夫认为玻璃纤维成形时，表面产生增强层，深度达5～10nm，使纤维强度可高达3000～3200MPa。随着研究的深入，上述结构上不同于玻璃的假说均已被证实并不恰当。目前比较一致的看法是玻璃纤维与玻璃在结构上有同一性。只是由于玻璃纤维在高速冷却条件下成形的，因而其微观结构更接近于高温熔体的结构，呈现出更疏松、变形、内能更高的特征。这可以从下面一些事实得到证明。 
    首先，玻璃纤维与同一成分的块玻璃相比，其密度、折射率、弹性模量都显得较小，见表2-2。随着纤维直径的增大、热处理过程的进行，这些参数逐渐加大至接近块玻璃的数值，见图2-12。 
                               表2-2  玻璃纤维与块玻璃性能的对比 

                   
               图2-12  E玻璃纤维的弹性模量1、折射率2及密度3随直径增大的变化 
                           （1kgf/cm2=0.0981MPa） 
    从表2-2可见，同成分的玻璃纤维密度比块玻璃要小1．94％左右。这表明纤维在拉丝时没有发生过分子取向。 
    测定了直径50µm的纤维（拉制后立即在510℃下处理2.5h）和同成分的块玻璃的泊松系数同样为0.18±0.02，同样证明纤维与块状玻璃的分子结构的同一性。     
    其次，可以通过玻璃、玻璃纤维的内摩擦的试验加以说明。若在玻璃内部引起振动过程，即使在与外界完全隔离的条件下，其机械能也会很快地转变为热能。这种能量的转换与随之而来的振动的衰减现象称为内耗。玻璃材料的内耗是表征其内部发生机械能损耗时抵抗变形的能力。它反映玻璃内部结构和质点运动的变化。测量玻璃的内耗，是研究玻璃结构变化的一种方法。内耗的大小，可以用能量衰减率或内摩擦Q-1来度量。 
                            
         式中       µ  —— 单位何种最大的应变能； 
                     Δµ —— 每一个应力—应变循环中所消耗的能量； 
                       δ —— 应变ε落后于应力σ的相位角 Δµ=Φσdε。 
    在细纤维内摩擦松弛过程的活化能上所反映的定量差别指出，纤维的结构更接近高温下的玻璃结构图2-13。由图2-13可见，纤维直径变大，纤维尺寸愈来愈接近块玻璃尺寸，结构趋于紧密，内耗变小。玻璃纤维在热处理之后，其松弛谱的特征要发生变化。松弛谱的变化特征证明，玻璃纤维经热处理后，结构更向平衡态靠近(图2-14)。由图2-14可见，玻璃在经热处理后，结构趋于紧密，内耗变小。 
                      
               图2-13  不同直径无碱铝硼硅酸盐玻璃纤维的内摩擦Q-1与温度的关系 
                             1-7µm；2-20µm；3-40µm；4-110µm；5-1000µm 
                      
               图2-14 无碱硼硅酸盐玻璃纤维及热处理后的内摩擦Q-1与温度的关系 
                                 1—热处理前的纤维；2—热处理后的纤维 
    再次，进行了玻璃纤维和块玻璃的电子显微镜照相，均表明二者没有任何区别，具有相同的特征。 
    上面叙述的事实均证明玻璃纤维中不存在分子取向，它同块玻璃的结构是同一性的。