本發(fā)明涉及生物質(zhì)材料，具體涉及樂器材料，特別涉及一種用于制造琴弓的竹制材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)提琴的琴弓大多是采用整塊的巴西蘇木木料切削而成，具體制作方法為：先將木料切成長方形結(jié)構(gòu)，再用拇指刨刀削成提琴琴弓的基本形狀，最后安裝銀絲皮套、弓毛、牛骨片、牛角片等附屬結(jié)構(gòu)，從而得到完整的提琴琴弓。然而，在2022年11月的第19屆締約方大會(huì)（cop19）上，巴西蘇木被列入了《瀕危野生動(dòng)植物種國際貿(mào)易公約》進(jìn)行保護(hù)，因而導(dǎo)致采用該材料制作的提琴琴弓產(chǎn)量大幅減少，有鑒于此，采用其它材料替代巴西蘇木來制作提琴琴弓成為必然。其中，碳纖維復(fù)合材料、云南蘇木、綠檀和波爾南哥蘇木等是現(xiàn)今較為常見的可替代巴西蘇木來制作提琴琴弓的材料，但在實(shí)際應(yīng)用過程中卻發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)今的替代材料或多或少存在一定缺陷。如：碳纖維復(fù)合材料制作的提琴琴弓雖然性能和音色都十分優(yōu)異，但價(jià)格高昂，制作工藝復(fù)雜；云南蘇木、綠檀和波爾南哥蘇木的來源雖然未受現(xiàn)制，但制作的提琴琴弓在性能和音色上低于巴西蘇木。

2、為了獲取一種成本低廉、來源可持續(xù)且性能和音色優(yōu)異的提琴琴弓材料，人們還提出了采用竹材制作琴弓的技術(shù)方案。研究顯示，竹材作為提琴琴弓材料，具有較多的優(yōu)勢：竹材纖維走向極其一致，優(yōu)于絕大多數(shù)高檔木材；竹材微纖絲角在7-13°之間，而絕大部分木材的微纖絲角在25°左右，且變異較大，故竹材順紋楊氏模量大大優(yōu)于木材；竹材密度較小，約在0.7-0.9克/立方厘米；竹材紋理直，彈性好，經(jīng)適當(dāng)彎曲定型后不易變形，適當(dāng)采取彎曲方向，可使彎曲形狀保持得更持久；所以，采用竹材制作的琴弓不但強(qiáng)度高，而且輕重適當(dāng)，加上竹質(zhì)實(shí)心弓桿材料均勻，提琴弓重心明確，更適合提琴手操作演奏樂曲。

3、專利公開號(hào)cn101477794a公開了竹質(zhì)平直形提琴弓，該方案通過采用竹材料代替巴西蘇木或碳纖維等材料，制作琴弓的弓桿，并在制作的竹質(zhì)近代提琴弓的平直形弓桿上配上馬尾弓毛，弓根處設(shè)置可使弓毛自由伸縮的馬尾庫裝置，從而制作成竹質(zhì)近代平直形提琴弓。然而，該竹質(zhì)平直形提琴弓雖然能夠基本滿足琴弓的各項(xiàng)性能要求，但由于未對竹材進(jìn)行針對性的選擇和處理，導(dǎo)致其音色顯著低于巴西蘇木材質(zhì)的琴弓，不利于竹制琴弓的大規(guī)模推廣和應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的竹制琴弓存在的音色較差，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用的缺陷，提出了一種用于制造琴弓的竹制材料及其制備方法。

2、本發(fā)明提供了一種用于制造琴弓的竹制材料，所述竹制材料是由茶桿竹為原料制備而成的竹塊；且所述竹塊的密度為0.75-0.85g/cm3，動(dòng)態(tài)楊氏模量為1.2-2.0×1011n/cm2，常溫常壓下的聲音傳導(dǎo)速度為11000-15000m/s。

3、本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料，是具有特定密度、動(dòng)態(tài)楊氏模量和音速的茶桿竹材料，利用了茶桿竹的竹纖維粗細(xì)均勻且排布緊湊，密度大，竹纖維的韌性和剛性適中，從而十分有利于琴弓的振動(dòng)發(fā)聲以及聲音的傳播的特點(diǎn)，使用其制作的琴弓音色性能顯著優(yōu)于其它替代材料；同時(shí)，通過對茶桿竹密度、動(dòng)態(tài)楊氏模量和音速的針對性選擇，更使其具有了更好的音色，從而能夠替代巴西蘇木作為琴弓材料而不會(huì)降低琴弓的音色；該竹制材料采用常見的茶桿竹作為原材料，成本低廉，來源廣泛，性能優(yōu)異，適合替代巴西蘇木作為琴弓的材料。

4、其中，優(yōu)選的，所述竹塊的動(dòng)態(tài)楊氏模量為1.4-1.8×1011n/cm2，常溫常壓下的聲音傳導(dǎo)速度為12000-13000m/s，優(yōu)選的竹制材料性能，音色更好。

5、其中，優(yōu)選的，所述竹制材料的寬度為0.8-1.2cm、厚度大于2.75mm、長度大于73cm；優(yōu)選的竹塊尺寸，便于后期加工，加工效率更高。

6、其中，優(yōu)選的，所述作為原料的茶桿竹的生長年齡為3-6年；生長年齡不足，竹質(zhì)硬度小，含水量過大，干燥時(shí)收縮量大，材質(zhì)密度及強(qiáng)度小，不利于琴弓的振動(dòng)和聲音的傳播，制成的琴弓音色顯著變差；生長年齡過大，竹質(zhì)密度下降，質(zhì)地變脆，同樣不利于琴弓的振動(dòng)和聲音的傳播，音色明顯變差；更優(yōu)選的，所述茶桿竹的生長年齡為4-5年。

7、優(yōu)選的，所述作為原料的茶桿竹為距離根部1-4米的主干；竹質(zhì)的纖維層強(qiáng)度和均勻性與茶桿竹選材位置有關(guān)，選材位置過低或高，竹質(zhì)的纖維層強(qiáng)度變化明顯，不利于琴弓的振動(dòng)和聲音的傳播，音色明顯變差。

8、優(yōu)選的，所述作為原料的茶桿竹的竹節(jié)間距為30-50cm；竹節(jié)間距過小，說明其生長環(huán)境惡劣，生長緩慢，長期陽光導(dǎo)致密度過大、強(qiáng)度過大；竹節(jié)間距過大，生長過快，導(dǎo)致竹質(zhì)密度小，強(qiáng)度降低，不利于琴弓的振動(dòng)和聲音的傳播，音色變差。

9、優(yōu)選的，所述竹制材料的含水量為0.85-1.2%；含水量的大小直接影響竹材的各項(xiàng)性能，優(yōu)選的含水量，竹制材料具有更好的音色。

10、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種用于制造琴弓的竹制材料的制備方法，包括以下步驟：

11、（1）將砍伐得到的茶桿竹進(jìn)行自然陰干處理并截成限定長度，得到干燥竹筒；

12、（2）將干燥竹筒進(jìn)行拔油處理，得到拔油竹筒；

13、（3）將拔油竹筒沿軸向（順著竹纖維的方向）切分為竹條；

14、（4）將竹條進(jìn)行修節(jié)和除釉質(zhì)層處理，得到預(yù)處理竹塊；

15、（5）對預(yù)處理竹塊進(jìn)行校直和修邊處理，得到寬度相同、厚度相同的竹材；

16、（6）將竹材進(jìn)行碳化處理，得到用于制造琴弓的竹制材料。

17、本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料的制備方法，通過對茶桿竹進(jìn)行針對性的拔油和碳化處理，不僅能夠有效去除竹纖維中的油質(zhì)和水分，從而增加了竹纖維的硬度和模量，提高了竹纖維的傳聲速度和振動(dòng)頻率，有利于提高竹材的音色；而且能夠碳化竹材表面，在不影響竹材音色的情況下，使竹材具有更好的耐腐蝕性，便于琴弓的長期使用；本發(fā)明竹制材料的制備方法能夠顯著提高竹材的音色和耐腐蝕性，且制備方法簡單、可靠，適用于制造琴弓的竹制材料的大規(guī)模生產(chǎn)。

18、其中，步驟（1）中，優(yōu)選的，自然陰干后的茶桿竹含水量為8-13%；含水量的大小直接拔油和碳化處理的效果，從而影響竹材的各項(xiàng)性能，優(yōu)選的含水量，制備得到的竹制材料具有更好的音色。

19、其中，步驟（2）中，拔油處理是指將竹筒進(jìn)行高溫烘烤處理，使竹材中的油份和水分浸出，從而使竹纖維更緊實(shí)，更有利于振動(dòng)和聲波的傳輸；優(yōu)選的，拔油處理的溫度400-600℃，時(shí)間為3-5min；以拔出竹子表面油質(zhì)使竹子表面微微泛起油光為宜，通過拔油處理，能夠去除竹纖維中的油質(zhì)和部分水分，提高竹材的各項(xiàng)性能，對增加竹材的音色具有顯著效果。

20、其中，步驟（4）中，修節(jié)處理是指將竹節(jié)處的凸起打磨平整，從而使竹條的厚度均勻，便于后期的進(jìn)一步加工處理。

21、其中，所述除釉質(zhì)層是指去除竹條表面的釉質(zhì)層，從而暴露竹纖維；通過去除釉質(zhì)層，能使竹條材質(zhì)均一，聲波傳播速度一致，振動(dòng)更均勻，有利于提高竹材的音色；優(yōu)選的，所述釉質(zhì)層厚度為0.1-0.15cm。

22、其中，步驟（5）中，優(yōu)選的，所述校直處理的方法為：對竹塊彎曲部位進(jìn)行加熱后，用校直板進(jìn)行校直，使竹塊中的縱向纖維筆直。

23、優(yōu)選的，加熱的溫度130-180℃，時(shí)間為5-10s；優(yōu)選的溫度和時(shí)間，能快速的軟化竹塊，便于校直，且不會(huì)導(dǎo)致竹纖維斷裂，從而使竹塊性能大幅降低。

24、優(yōu)選的，校直處理中，同一部位，加熱次數(shù)不能超過2次；加熱次數(shù)過多，會(huì)導(dǎo)致竹塊的性能大幅降低，從而影響竹塊的音色。

25、其中，所述修邊處理是指將竹塊進(jìn)行尺寸的校準(zhǔn)，使竹塊的厚度和寬度一致，方便后期加工。

26、其中，步驟（6）中，優(yōu)選的，所述碳化處理的溫度為150-200℃，時(shí)間為12-18min；優(yōu)選的碳化參數(shù)，能夠更好對竹材進(jìn)行碳化處理，從而提高竹材的各項(xiàng)性能，有利于提高竹材的音色和耐腐蝕性。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

28、1.本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料，利用茶桿竹的竹纖維粗細(xì)均勻且排布緊湊，密度大，竹纖維的韌性和剛性適中，從而十分有利于琴弓的振動(dòng)發(fā)聲以及聲音的傳播的特點(diǎn)，使用其制作的琴弓音色性能顯著優(yōu)于其它替代材料。

29、2.本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料，通過對茶桿竹密度、動(dòng)態(tài)楊氏模量和音速的針對性選擇，更使其具有了更為優(yōu)異的音色，從而能夠替代巴西蘇木作為琴弓材料而不會(huì)降低琴弓的音色。

30、3.本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料采用常見的茶桿竹作為原材料，成本低廉，來源廣泛，性能優(yōu)異，適合替代巴西蘇木作為琴弓的材料。

31、4.?本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料的制備方法，通過對茶桿竹進(jìn)行針對性的拔油和碳化處理，增加了竹纖維的硬度和模量，提高了竹纖維的傳聲速度和振動(dòng)頻率，有利于提高竹材的音色。

32、5.?本發(fā)明一種用于制造琴弓的竹制材料的制備方法簡單、可靠，適用于制造琴弓的竹制材料的大規(guī)模生產(chǎn)。