碳纖維

一些公司已經(jīng)生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料儀器。這種材料具有很高的剛度和很輕的重量，非常適合小提琴或吉他。隨著諸如小提琴之類的木制樂(lè)器已經(jīng)發(fā)展了300多年，復(fù)合樂(lè)器為了達(dá)到其最大潛能而需要做一些追趕。使用這種多功能的材料，需要進(jìn)行研究以了解不同纖維類型，纖維方向以及與樂(lè)器產(chǎn)生的聲音相關(guān)的其他屬性的影響。

在這項(xiàng)研究中，作者結(jié)合了受過(guò)經(jīng)典訓(xùn)練的小提琴制作者，音樂(lè)學(xué)家和材料科學(xué)家的見(jiàn)識(shí)，以制造出高質(zhì)量的原型樂(lè)器，并通過(guò)相關(guān)的科學(xué)測(cè)試來(lái)學(xué)習(xí)更多。

首先，第一作者制作了六把復(fù)合小提琴，除了頂板材料相同。

隨后的三把大提琴完全由碳纖維，玻璃纖維或亞麻纖維制成。

這個(gè)怎么做的？

原型是根據(jù)常規(guī)儀器的尺寸設(shè)計(jì)的，但排除了相當(dāng)尖的角以方便模具制造。對(duì)于音孔，還選擇了簡(jiǎn)化的現(xiàn)代設(shè)計(jì)，但由于聲學(xué)原因，保留了常規(guī)音孔的整體尺寸。

背板，側(cè)面和頸部一體成型。這些圖案是由中密度聚氨酯（PU）泡沫手工制成的，其方式類似于從一塊木頭上雕刻出木制樂(lè)器的方式。這個(gè)過(guò)程確保了可以使用古老樂(lè)器制造工藝的知識(shí)，例如使音板的拱形具有合適的形狀。

加工后，將圖案涂上聚酯樹(shù)脂以獲得可以用脫模劑處理的高光澤度表面。使用根特大學(xué)的真空輔助樹(shù)脂傳遞模塑（VARTM）工藝制造玻璃纖維模具，以制造所有復(fù)合部件。通過(guò)改變疊層的厚度，在聲學(xué)上優(yōu)化了復(fù)合材料部件，從而使共鳴板的中心更硬，邊緣更靈活。這類似于傳統(tǒng)的木質(zhì)共鳴板，在某些區(qū)域較厚，而在其他區(qū)域較薄。

使用經(jīng)典的層壓理論計(jì)算所需的厚度。然后將復(fù)合零件在車(chē)間組裝成成品儀器。

此處包含的三個(gè)視頻介紹了碳纖維大提琴的整個(gè)構(gòu)建過(guò)程。

通過(guò)模態(tài)分析和各種方法研究了原型，模態(tài)分析用于研究振動(dòng)行為，揭示出具有聲學(xué)重要性的特征模式（圖4），聲學(xué)測(cè)量，以及在雙盲測(cè)試中聽(tīng)眾和音樂(lè)家如何感知樂(lè)器。

一個(gè)了解到的例子是，改變疊片中的纖維方向會(huì)對(duì)小提琴的響度和音色產(chǎn)生顯著影響。

因此，通過(guò)改變碳共鳴板的（各向同性），可以改變樂(lè)器的聲音以適應(yīng)音樂(lè)家的需求。

亞麻呢？

首先，亞麻被發(fā)現(xiàn)對(duì)許多音樂(lè)家具有視覺(jué)吸引力，其中有些甚至誤以為木材。這種材料會(huì)使音板稍微重一點(diǎn)，并具有更大的阻尼作用，從而使樂(lè)器的響度不如碳纖維樂(lè)器。被描述為溫暖，柔和而圓潤(rùn)的音色受到聽(tīng)眾和音樂(lè)家的一致好評(píng)，這使其成為許多人的最愛(ài)。該材料較低的生態(tài)足跡是一個(gè)額外的好處。

許多音樂(lè)家對(duì)樂(lè)器的非天然材料猶豫不決，聲稱它們聽(tīng)起來(lái)“可塑”或“冷”。盡管在科學(xué)測(cè)試中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)，但是用亞麻制成的樂(lè)器在（古典）樂(lè)器的保守世界中可能更容易接受。

和三明治材料？

制琴師一直在尋找最輕和最硬的木材來(lái)制作樂(lè)器。他們認(rèn)為，這樣可以使樂(lè)器投射出更多的聲音，換句話說(shuō)，就是聲音更大的樂(lè)器。努力制造最輕便的音板，從而使聲音最大的聲學(xué)樂(lè)器，合乎邏輯的下一步是三明治材料。

為了對(duì)此進(jìn)行研究，創(chuàng)建了一種帶有音板的小提琴，該音板由具有碳纖維復(fù)合材料表層和蜂窩芯（Nomex?）的三明治材料制成。發(fā)現(xiàn)小提琴很大聲

一位嘗試過(guò)該樂(lè)器的小提琴手甚至宣稱：“這太過(guò)分了。應(yīng)該禁止！”。也許確實(shí)，團(tuán)隊(duì)在這一方面做得太過(guò)分了。許多專業(yè)的小提琴演奏者最接近樂(lè)器的耳朵已經(jīng)充耳不聞。然而，獲得的見(jiàn)解為將樂(lè)器的響度調(diào)整為適合音樂(lè)家的需求提供了有趣的機(jī)會(huì)。更具體地說(shuō)，聲音較小的樂(lè)器（如民謠吉他或四弦琴）可以從中受益。玻璃纖維

最后，還制作了玻璃纖維大提琴。為了應(yīng)對(duì)更高的材料重量，上述夾層技術(shù)被用于創(chuàng)建一種透視儀器，如果不看就無(wú)法行走。尤其是，對(duì)于樂(lè)器的特定音色，吸引了更多具有實(shí)驗(yàn)頭腦的大提琴手。大提琴演奏家本杰明·格洛里克斯（Benjamin Glorieux）在布魯塞爾的樂(lè)器首演中將聚光燈放在椅子下面，照亮了樂(lè)器，為大提琴獨(dú)奏增添了前所未有的視覺(jué)效果。