乐器共鸣板用木材声学振动性能功能性改良的机理研究

木材的声学振动性能在很大程度上决定了以木材为共鸣板原料的乐器的声学品质。以共鸣板传统用材（云杉、泡桐）及低质速生冷杉、杉木、杨木等木材为研究试材，通过研究木材主要化学组分、抽提物含量与其振动性能之间的内在关系，采用对云杉、泡桐木材声学振动性能有正向影响的抽提物及与其有相似化学结构、化学性质的化合物为改性剂，研究其对冷杉、杉木、杨木等木材及生产中认为不合格而剔除的云杉、泡桐木材的声学振动性能改良机理；通过解明老化对木材主要化学组分、抽提物含量及振动性能的影响机理，采用人工加速老化方法对木材进行物理改性；采用纳米改性方法，在木材细胞壁表面原位生长一层或多层纳米粒子，以达到改善木材振动性能的目的。最终探寻得出科学、有效的木材声学振动性能的改良处理工艺。预期研究成果可改善乐器共鸣板用木材的声学振动性能，提高现有资源的利用率，拓展传统用材树种，同时对提高乐器产品的声学品质与附加值具有重要的实际意义。

项目以共鸣板传统用材（鱼鳞云杉、泡桐）及低质速生冷杉、杉木、杨木等树种木材为研究试材，测定了各树种木材的综纤维素、木质素等主要化学组分含量，苯醇、1%NaOH等抽提物含量及密度、结晶度、生长轮宽度等物理构造属性，采用快速傅里叶频谱变换方法（FFT）测得试材的各项声学振动性能指标，通过分析木材各项属性与其声学振动性能指标之间的内在关系得出：泡桐木材生长轮宽度的标准差与木材的各项声学性能指标之间的相关性较为显著；当鱼鳞云杉木材具有较小的生长轮宽度变异系数、适当的晚材率时，可以获得较好的声学振动性能；采用一元二次方程模型可以更好的拟合木材各项化学属性与木材声学振动性能指标之间的关系；将所有试样集合为一个样本空间时，木材的声学振动性能与酸不溶木质素含量、苯醇抽提物含量及1%NaOH抽提物含量之间具有较为显著的相关性，而与综纤维素含量之间的相关性不明显；当取每个树种的平均值进行综合分析得出，木材的声学振动性能与苯醇抽提物含量、1%NaOH抽提物含量及结晶度含量之间具有显著的相关性，与综纤维素含量之间也具有一定的相关性，但与酸不溶木质素含量之间的相关性不显著。该研究结论可以为替代用材树种的选取及开展木材声学性能的功能性改良研究提供积极的理论基础。