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空間材料科學，作為空間科學與應用領域中的重要分支，是傳統的材料科學向空間環境下的延伸，是發展材料科學新理論、探索材料制備新工藝和拓展材料應用新領域中最活躍的前沿性交叉學科之一。空間具有微重力、超真空、無容器和強輻射等特殊效應，是研究材料熔融、凝固等的理想實驗條件，但是，人們迄今所能利用的空間資源仍然十分有限。因此，模擬空間環境中各種效應的地面方法應運而生。懸浮技術就是其中之一，它可以模擬空間環境中的無容器狀態。懸浮無容器技術就是利用外界物理場產生的作用力來抵消物體的重力，從而使物體處于一個無接觸、無容器的狀態。它避免了坩堝對材料表面的接觸與污染，能夠抑制異質形核，獲得深過冷，是制備高純亞穩態新型功能材料的有效手段。圖1是有容器和無容器技術凝固過程示意圖。懸浮無容器技術主要有聲懸浮、靜電懸浮、磁懸浮、光懸浮、電磁懸浮和氣懸浮等方式，下面簡單介紹下幾種常用的懸浮技術。
圖1 有容器和無容器凝固過程示意圖
聲懸浮是利用高強聲波產生的作用力來抵抗重力從而實現物體懸浮的，聲波產生的這種力稱為聲輻射壓力。在線性聲學中，聲壓隨時間呈周期性變化，聲壓在一個周期的時間平均值為零。但是，在高聲強條件下，聲波的非線性效應變得越來越顯著，會在聲壓中引起一個"直流"項，這一項的時間平均值具有固定的方向和大小，從而產生聲輻射壓力。
靜電懸浮是利用靜電場中帶有靜電的樣品受到的庫侖力來抵消重力，實現無容器狀態。根據Earnshaw定理，靜電場不存在三維最小靜電勢，所以要實現穩定懸浮就必須結合負反饋控制系統。靜電懸浮前樣品必須預極化，主要有三種方式：靜電感應帶電、光電效應帶電和熱電子發射帶電，三種方式結合使用才能實現樣品的穩定懸浮。由于靜電懸浮的無容器、高真空、高溫和可實現穩定懸浮，因此在熔體的熱物性、冷卻與凝固、材料的合成與制備和空間實驗等方面已經有初步的應用。但是，靜電懸浮設備龐大復雜，造價昂貴。
電磁懸浮是利用強電磁場波來懸浮和定位導電材料，當導電樣品置于電磁場中時，將會在樣品中誘導產生渦流。由于誘導電流和電磁場的接觸，將有一個力作用于樣品，這個力可以克服重力而使物體處于平衡狀態。這種誘導渦流通過歐姆損失產生焦耳熱，因此，如果沒有冷卻系統，樣品可被加熱到熔化。在樣品中的電磁力將會誘導熔融試樣的流動。所以，電磁懸浮有兩大限制：（1）只能是導電樣品；（2）樣品能夠內部加熱。
氣懸浮是通過控制從一定結構的噴嘴噴射出的高速氣流來實現樣品懸浮的，懸浮力來源于氣流掠過樣品表面時的動量減少。氣懸浮能夠懸浮起其他懸浮方法所不能懸浮的致密材料，已經有利用氣懸浮測量熔體的物性、研究高溫下材料處理的報道。
由于無容器技術的獨特性，在開發亞穩態材料和新型功能材料領域具有相當的優勢。利用無容器技術的無坩堝、無接觸，結合熔體的表面張力的約束作用，可開發出光學性能優良、具有理想球面、常規條件難以制備的新型玻璃材料。無容器技術避免了容器壁的接觸和污染，通過材料的熔融揮發可去除雜質，因此，可用于制備高純材料，這就有利于獲得高活性、可降解性的生物材料。此外，通過對無容器開發的新型材料進行后處理，還可以獲得發光性能良好和高介電常數的功能材料。
圖2是以上四種懸浮無容器技術工作時的示意圖。氣懸浮技術操作簡單、成本低廉、無需反饋系統、對材料電性能無要求，因此廣泛用于材料的無容器處理與研究。圖3是氣懸浮無容器技術的工作原理示意圖。從圖中可以看到，高速可控氣流自下而上對樣品進行作用，使樣品穩定懸浮在噴嘴中，激光自上而下對樣品進行加熱熔化。熔體通過自身的表面張力而被約束為球形，待到熔體均一穩定后，關閉激光，深過冷的熔體快速冷卻，凝固成常規條件下難以制備的玻璃體。
圖2 常用懸浮無容器技術工作示意圖