李壮：碳纤维材料乐器制作初探3-2碳纤维材料的性能与应用3-2碳纤维材料的性能与应用 241223

碳纤维材料乐器制作初探3-2碳纤维材料的性能与应用

文/李壮（南京艺术学院）

来源/《北方音乐》

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二、碳纤维材料的性能与应用

碳素纤维在日常生活中的应用已极为广泛，其是指材料中碳的质量达百分之90以上，既有碳素材料的结构特性又有纤维形态特征的一种高性能纤维材料。碳纤维材料在乐器制作中的应用经历了20余年的考验，事实证明，在中端乐器市场中来看，碳素纤维乐器的制造与质量相对于传统材料所制乐器，在性能方面表现得更加优秀。

（一）碳纤维材料的制备

碳纤维的发现与研究早在爱迪生1879年申请制造电灯碳丝的时候就已开展，但是到了20世纪60年代前后，因航空材料的需求，更优质的碳纤维材料逐步进入商业化生产过程。碳纤维材料具有极多的优点：密度低，质量轻，耐高温，耐腐蚀等。材料的制备可有多种渠道，不同种类碳纤维的特性不同：（1）由聚丙烯腈经纺丝、预氧、碳化几个阶段形成的为聚丙烯腈基碳纤维；（2）由纤维素的粘胶纤维经脱水、热解、碳化等过程而制得粘胶基碳纤维；（3）以石油沥青或煤沥青为原料，经沥青得精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而成沥青基碳纤维。[1]

（二）碳纤维材料的优势

传统乐器材料大多选用木材，同时对所使用木材的要求非常高，对开裂、节子、虫眼、年轮宽度、年份以及含水率都有较高要求，因此，适合制作乐器的木材仅限于少数几种树种。从生产制作来看，生产乐器共鸣板时，原木出材率一般在10%左右，即使剩余废料可用作其他构件的制作，但依然造成了巨大的浪费。

碳钎维作为乐器制作材料时，不仅具有良好的稳定性，在声学振动方面也可以根据不同的需求进行调整，是替代乐器生产材料的优良选择。其优势体现在以下几点。

第一，可塑性强。传统材料制作乐器时，其塑形制作等多用切割和热压的方式进行，且具有一定的不可逆性。而碳纤维材料不同，其可以通过工艺与模具的控制将某种设计与结构完美地复制，甚至批量生产，这是其他传统材料所不具有的特性。

第二，强度高，不易损坏。碳纤维复合材料内部是由千万根小纤维组成，在外力作用下，小纤维之间互相传递分担力的破坏，以防止材料的整体破坏。因此，使用碳纤维制作的乐器更加耐意外性损伤。

第三，耐腐蚀性好。传统材料所制乐器在经过长期使用后，会遭受外界阳光、风沙以及人体皮肤汗液等酸碱性物质的腐蚀，导致乐器油漆面的磨损甚至木制本体的损坏。而碳纤维材料在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐腐蚀性出类拔萃，因此其制作的乐器更加耐用。

第四，音色稳定。木制乐器尤其是高档木制乐器的保养要求极其严苛，例如音乐会大钢琴在非演出时间需要放置在恒温恒湿的屋子里，以防止环境温湿度的变化影响音板和弦槌的含水率，导致音色的变化。且经过琴弦长时间的拉力影响以及乐器使用年份的增加，其音色品质会逐渐下降严重。而碳纤维乐器可以避免木制乐器的一些缺点，有效保证乐器音色。