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创新成果 | 北京理工大学

发布时间:2021-11-27

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北京理工大学
科技创新成果展示

声学复合材料

研究背景:传统乐器制造均选用天然木材为材料,天然木材在干燥过程中,收缩不均极可能导致开裂、翘曲变形等缺点;木材受环境湿度影响大,尺寸稳定性低,以木材为音板的乐器,当空气中含水率变高时,容易引起音板的动弹性模量下降、损耗角正切增大,使声音能量在木材传播时损耗增大,最终影响乐器的音量、音色。
我国是乐器生产大国同样也是木材资源缺乏的国家。目前我国每年乐器用木材需求量巨大,2020年达到约7.6亿立方米。我国已全面停止天然林商业性采伐,使国内木材供需缺口逐渐增大,加之俄罗斯、泰国、老挝等国家对原木出口提高关税或对原木下发“禁出令”,导致国际原木市场供应量减少,使适用于制作乐器的木材市场供需矛盾变的更加突出,制约了乐器行业的可持续发展,研发新型材料替代实木制作乐器迫在眉睫。
研究成果:针对天然木质乐器选材受限、音质受限、不易保养等缺陷和传统乐器对新型材料的应用需求,开发了乐器用新型声学复合材料。已取得的研究成果如下:1.采用多种纤维协同,与不同树脂匹配制备了不同响度及振动率的声学复合材料;2.通过纤维取向、纤维铺层及纤维比例调控声学材料的振动特性以适用不同乐器的声学特点;3.建立混杂纤维增强复合材料材料组成、结构参数与声学参数间的评价方法及定量关系。4.能够根据不同乐器的发声要求,优化材料声学品质,获得声学性能优异稳定的声学产品。
研究机构概况:北京理工大学是国内首批985、211知名高校,其材料科学与工程是双一流A类学科,在减振、降噪及声学阻尼材料方面具有深厚的积累和扎实的研究基础。北京复材科技有限公司是学校材料类科技成果转化公司,将声学复合材料研究成果在复合材料乐器和音响方面推广应用是主要的研究方向之一。

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