برای ساختآالت موسیقی چکیده: در این پژوهش معایب چوب برای کاربرد در ساخت آالت موسیقی از جمله حساسیت باال به رطوبت خواص متفاوت چوب در

Transcript

1 صفحات چکیده: کامپوزیت های پلیمریجایگزینچوب برای ساختآالت موسیقی 3 امیر سهیل پیرایشفر 1 دکتر محمدمهدی جلیلی *2 سید یحیی موسوی 1 کارشناس پلیمر دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تهران ایران. 2 استادیار دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تهران ایران. 3 کارشناس پلیمر دانشکده فنی مهندسی دانشگاه آزاد اسالمی واحد علوم و تحقیقات تهران ایران. )تاریخ دریافت مقاله: 88/8/2 تاریخ پذیرش نهایی: 89/3/1( در این پژوهش معایب چوب برای کاربرد در ساخت آالت موسیقی از جمله حساسیت باال به رطوبت خواص متفاوت چوب در درختهای مختلف از یک گونه و همچنین در قسمتهای مختلف از یک درخت ساخت زمان بر و مشکل سازهای چوبی مقاوت پایین در برابر ضربه و سایر موارد که به صورت مفصل به آنها پرداخته شده است مورد بررسی قرار گرفت و نسل جدید کامپوزیتهای پلیمری برای جایگزینیچوب در ساخت ادوات موسیقی معرفی شد. بکارگیری کامپوزیتهایچوبپالستیک برای جایگزینیچوب در ساخت آالت موسیقی می تواند بسیاری از مشکالت ذاتی چوب برای کاربرد در ساخت آالت موسیقی را بر طرف نماید با این حال برای ساختتختهصدایکامپوزیتیاستفادهازکامپوزیتهایلیفیکهساختاریدقیقا مشابهچوب دارند بهدلیلخواص ارتعاشیوآکوستیکی ویژه آنها رشد بسیاری نموده است. در این مقاله از سه نوع مختلف الیاف مصنوعی )الیاف شیشه کربن و کوالر( و یک رزین پلی استر غیر اشباع استفاده گردید. همچنین خواص آکوستیک این نمونه ها در قیاس با نمونه های چوب درخت توت سفید و سرو سیمین مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات نشان داد که الیاف کربن به همراه رزین پلی استر باال ترین پارامتر های آکوستکی را در بین سایر نمونهها به خود اختصاص می دهد و در نتیجه می تواند به عنوان یک جایگزین بسیار خوب برای چوب با خواص استثنایی در ساخت آالت موسیقیبهکار رود.. واژه های کلیدی: آالت موسیقی چوب کامپوزیت های پلیمری الیاف مصنوعی الیاف طبیعی. * نویسنده مسئول: تلفکس: m.jalili@srbiau.ac.ir.

2 6 مقدمه امروزه در سراسر جهان استفاده از چوب در ساخت آالت موسیقی کاربرد بسیار دارد بطوریکه در ساخت اکثر سازها از گونههای مختلف چوب استفاده میشود. به عنوان مثال استفاده از چوبهایی چون چوب الله درختی گردو پالیساندر سرو اسپانیایی افرا بلوط نوئل رز چوب و... را در ساخت گیتار و استفاده از چوب درختانی چون افرا بید صنوبر و... را در ساخت ویلون میتوان نام برد )2005 colleagues,.)rujinirun & در موسیقی سنتی ایران نیز چوب درخت توت کاربرد وسیعی در ساخت آالت موسیقی بخصوص تار و سه تار دارد. گرچه این کاربرد عمومیت دارد اما استفاده از چوب معایبی را به دنبال دارد )موسوی و پیرایش فر پیرایش فر و موسوی پیرایش فر و همکاران 1389 colleagues, 2009 )Pedgley & معایبی چون: 1. نداشتن صدای مطلوب در محیط های مرطوب 2. مقاومت کم در برابر ضربه 3. زمان بر بودن فرایند ساخت ساز به دلیل طوالنی بودن مدت زمان فرآوری چوب 4. احتمال وجود مشکالتی چون وجود گره در چوب که می تواند در ساخت سازی با کیفیت مطلوب و صدادهی مناسب ایجاد مشکل کند 5. احتمال وجود خطای سازندگان در حین ساخت و یا تراشیدن ساز. چوب با گذشت زمان خواصش تغییر می کند چرا که چوبی که پانزده سال پیش از اروپا تهیه می شد نسبت به چوب های امروزی سفید سبک و چگال تر بوده است. همچنین چوب آمریکایی نیز نسبت به چوب های امروز زردتر و یا سرخ تر و چگال تر بوده است. به عنوان مثال سازنده ویلون مایل است از چوبی سفیدتر و کم چگالتر استفاده نماید. همچنین شایان ذکر است که صدای ساز تهیه شده از چوب به علت ثابت نماندن خواص چوب با زمان ممکن است دستخوش تغییر قرار گیرد )زاهدی 1387(. عیب دیگری که به خاطر استفاده از چوب در سازها می توان از آن نام برد صدمه و تخریب محیط زیست است چرا که استفاده از چوب همواره با قطع درختان همراه بوده و مشکالت عدیده ای برای محیط زیست به همراه دارد و باعث از بین رفتن جنگل ها به عنوان محیط زیست جانوری و طبیعی حیوانات وحشی و ریه های تنفسی زمین می شود. امروزه برای حفاظت از این منابع طبیعی باید به فکر جایگزینی مناسب برای چوب در مصارف مختلف باشیم. وجود منابع محدود چوب و طوالنی بودن زمان فرآوری آن اقتصاد سازهای چوبی را تحت تاثیر قرار داده و سبب گردیده تا سازهای آماده با قیمت های باال و بعضا سرسام آور در بازار ابزار آالت موسیقی عرضه شوند بطوریکه عمدتا قیمت آنها از توان خرید هنرجویان موسیقی خارج است. مشکالت کیفی و مباحث اقتصادی مطرح شده دنیا را بر آن داشت تا جایگزین مناسبی برای چوب در ساخت آالت موسیقی بیابد بدین منظور تحقیقات علمی و عملی در این زمینه آغاز گردید و نهایتا محصوالتی کامپوزیتی به بازار عرضه گردید. بسیاری از بررسی ها اثبات نموده است که استفاده از کامپوزیت های پلیمری به جای چوب می تواند بسیاری از مشکالت فوق را برطرف نماید به طوری که با استفاده از این مواد می توان سازی اصالح شده با مزایایی بسیار را تولید نمود که در زیر به تعدادی از این مزایا پرداخته شده است )موسوی و پیرایش فر پیرایش فر و موسوی پیرایش فر و همکاران 1389 colleagues, 2004,1 :)Davis & 1. داشتن استحکام بسیار باال 2. اصالح تاثیر پذیری از رطوبت 3. کوتاه کردن مدت زمان تولید ساز 4. توانایی تنظیم و اصالح خواص آکوستیک کامپوزیت برای دستیابی به صدایی مطلوب و دلنشین 5. ایجاد خواص گرمایی اصالح شده )چوب به تنهایی از مقاوت گرمایی نسبتا پایینی برخوردار است ولی این کامپوزیت ها می توانند خواص خود را در محدوده دمایی بسیار باالیی حفظ کنند( 6. قیمت پایین تر ساز 7. بر طرف کردن نقائصی که قبال به آنها اشاره شد 8. جلوگیری از تخریب محیط زیست و حفظ منابع طبیعی. این در حالی است که در ایران پژوهش های معدودی به صورت تئوری و عملی بر روی کامپوزیت های پلیمری برای جایگزینی چوب خصوصا در ساخت ادوات موسیقی صورت گرفته است )موسوی و پیرایش فر پیرایش فر و موسوی ( گرچه در کارهای قبلی انجام شده توسط نویسندگان خواص فیزیکی مکانیکی جذب رطوبت خواص آکوستیکی نمونه های کامپوزیتی به عنوان جایگزین چوب در آالت موسیقی مورد بررسی قرار گرفته )موسوی و پیرایش فر پیرایش فر و موسوی پیرایش فر و همکاران 1389( اما رشد روزافزون این کامپوزیت ها در جهان و لزوم آشنایی و ساخت سازهای ایرانی با استفاده از این کامپوزیت های پلیمری گستره وسیع مواد ما را بر آن داشت تا با تغییر مواد انتخابی و یا روش ساخت کامپوزیت هایی با خواص استثنایی تهیه نماییم و با تحلیلی عمیق تر به بررسی انواع مختلف این نوع کامپوزیت ها بپردازیم. از این رو در این مقاله مواد و روش های ساخت آالت موسیقی با استفاده از کامپوزیت های پلیمری معرفی و به بیان خصوصیات هریک از آنها پرداخته شد.

3 7 کامپوزیت های پلیمری جایگزین چوب برای ساخت آالت موسیقی معایب کلی چوب برای کاربرد در ساخت آالت موسیقی بطوریکه در فوق اشاره شد اگرچه کاربرد چوب در ساخت آالت موسیقی گسترده می باشد اما این کاربرد همیشه با مشکالتی همراه بوده که در زیر به شرح تعدادی از آنها پرداخته شده است: وجود گره : گره عبارتست از اثر شاخه روی تنه که در اثر رشد جوانه های جانبی بوجود می آید. وزن گره ها معموال از دیگر اجزای چوب بیشتر و ساختار آن پیچیده تر است. بطورکلی گره ها از علل اصلی کاهش مقاومت کششی و خمشی چوب می باشند. وجود گره در چوب معموال مشکالت زیادی را نیز متوجه سازندگان سازهای موسیقی می کند زیرا وجود گره در چوب تاثیرات بسیار شدیدی بر صدای ساز تولید شده خواهد داشت. ثابت نبودن خواص: چنانچه اشاره شد چوب با گذشت زمان خواصش تغییر می کند به همین دلیل صدای ساز چوبی نیز همیشه دستخوش تغییر است. پدیده فوق یکی از مشکالت همیشگی آالت موسیقی بوده که علت آن نیز ساختار متخلخل چوب است. خواص متفاوت چوب در قسمت های مختلف یک درخت و همچنین در درختان مختلف از یک گونه: این پدیده در ساخت آالت موسیقی مشکالت بسیار زیادی را ایجاد می نماید زیرا سازنده ساز قبل از اتمام ساخت ساز نمی تواند از مطلوب بودن صدای آن ساز اطمینان حاصل کند. تاثیر پذیری شدید از رطوبت: چوب به دلیل ساختار سلولزی بسیار آب دوست بوده و جذب رطوبت باالیی دارد. این در حالی است که جذب رطوبت توسط ساز چوبی تاثیراتی آنی و شدید بر روی صدادهی آنها خواهد داشت. پدیده فوق یکی از مشکالت بزرگ سازهای چوبی می باشد که دائما در سالن ها و سایر مکان های اجرا ناهمگونی های بسیاری را موجب می گردد. تردی و شکنندگی: به طور کلی ساختار چوب ساختاری شکننده می باشد که علت این پدیده خواص مکانیکی ضعیف چوب است که این مورد در سازهای موسیقی که ضخامت چوب در آنها بسیار کم می باشد شدت بیشتری می یابد. به همین دلیل شکستن سازها در هنگام انتقال و جابه جایی پدیده ای بسیار رایج می باشد. شکل پذیری مشکل: تنها راه شکل دهی چوب برش آن در اشکال دلخواه می باشد که این شکل دهی غالبا به صورت دستی بوده و بسیار زمان بر و سخت است. در این میان فرآیند زمان بر و بسیار سخت تولید سازهای موسیقی بازار این سازها را نیز تحت تاثیر قرار داده و در سازهای بسیار زیادی خطاهای سازنده موجب صدادهی بد آنها گردیده است. گسیختگی: گسیختگی در چوب های قطع شده دیده می شود و علت آن اختالف شدت از دست دادن رطوبت در سطح و عمق چوب می باشد که سبب تغییر شکل چوب می گردد. این مورد در کنار اثر دائمی نیروی اعمالی توسط سیم ها از علل اصلی تغییر شکل چوب در آالت موسیقی می باشد که این پدیده بیشتر در دسته سازهای زهی مانند سه تار تنبور تار و... مشهود است. وجود شکاف: یکی از دالیل ایجاد شدن شکاف در چوب تغییرات ناگهانی هوا می باشد که این پدیده در سازهای موسیقی نیز مشکالتی را به وجود می آورد به طوریکه در بسیاری از سازها شکاف هایی بسیار کوچک و کامال سطحی که شاید تاثیرات بسیار کمی بر صدادهی ساز داشته باشند وجود دارد. پوسیدگی: چوب به دلیل ساختار کامال طبیعی خیلی زود در شرایط محیطی تجزیه و تخریب می شود و به همین دلیل عمر سازهای چوبی غالبا کوتاه و کمتر از چندین سده می باشد. با توجه به تمامی معایب فوق به نظر می رسد طراحی و ساخت کامپوزیت هایی پلیمری که در آنها مشکالت فوق حل شده باشند امری بسیار مفید و سودمند در ارتقای کیفی ساز های موسیقی می باشد. البته باید توجه داشت کاربرد چوب در ساخت آالت موسیقی دارای مزایایی نیز هست به عنوان مثال یکی از برجستگی های چوب برای استفاده در سازهای موسیقی وجود نقش و نگار های زیبا در آن می باشد که همین سبب تولید ساز هایی زیبا می گردد. این در حالی است که کامپوزیت های پلیمری نیز از زیبایی خاص خود برخوردارند بطور مثال ساز ساخته شده با الیاف شیشه بسیار زیبا و همچون کریستال شفاف می باشند. همچنین بدلیل خصوصیات مهندسی خاص کامپوزیت های پلیمری سازنده ساز از آزادی های بسیار زیادی برخوردار می باشد بطوری که می تواند با وارد کردن یک الیه نازک از پارچه ابریشمی در الیه بیرونی ساز سازی با زیبایی های شگفت انگیز را وارد بازار موسیقی نماید. در این مورد بررسی های گوناگون اثبات نموده است که این الیه نازک تاثیر چندانی در صدادهی ساز نخواهد داشت و یا با ایجاد تغییراتی بسیار جزئی در انتخاب مواد و نحوه چیدمان آنها می توان به راحتی آن اثر جزئی را نیز از بین برد. یکی دیگر از محاسن بسیار بزرگ استفاده از کامپوزیت ها در ساخت آالت موسیقی ساخت ساز هایی مهندسی که صدادهی آنها از قبل پیش بینی شده می باشد. زیرا با توجه به خواص مواد اولیه مورد استفاده و همچنین ترکیب درصد های آنها می توان خواص آکوستیک کامپوزیت نهایی را به راحتی پیش بینی نمود یعنی می توان با انتخاب مناسب مواداولیه و همچنین ترکیب درصد مناسب امکان ساخت سازی با خواص از پیش تعیین شده را میسر نمود. مطالعات نشان داده است که با بررسی های فیزیکی می توان تشخیص داد که برای خلق صدا های جدید چه خواص آکوستیکی مورد نیاز می باشد )Parry,1965( که در این میان با تغییر دادن نوع مواد و همچنین میزان ترکیب درصدهای آنها می توان به راحتی به آن مقادیر خاص رسید. در این میان تنوع بسیار وسیع موجود در مواد اولیه کامپوزیت ها امکان رسیدن به هر خواصی را برای ما میسر می سازد به طوری که با استفاده از الیاف کربن مدول باال می توان به کامپوزیتی با مدول االستیک بسیار باال و حتی بیشتر از 700GPa دست یافت. این یکی از قابلیت های بسیار بزرگ کامپوزیت ها است که می تواند سبب ایجاد تحوالتی بسیار بزرگ در موسیقی و حتی به تولید ساز هایی جدید منجر گردد. این در حالی است که انجام چنین فعالیت هایی با استفاده از چوب غیر ممکن می باشد.

4 8 نگاهی گذرا به ساختار شیمیایی چوب به طور کلی ساختار چوب ساختاری لیفی می باشد که در آن لیف های سلولزی توسط چسب لیگنین در کنار هم قرار گرفته اند. درتصویر 1 ساختار شیمیایی چوب از دو دید میکروسکوپی و ماکروسکوپی نشان داده شده است: چنانچه در تصاویر فوق مالحظه می گردد الیاف چوب فقط در یک جهت قرار گرفته اند و به همین دلیل خواص چوب فقط در جهت الیاف قابل مالحظه می باشد. چنانچه در تصویر 1 الف مشاهده می شود ساختار چوب به دلیل وجود آوندهای انتقال دهنده آب و سایر مواد غذایی ساختاری غیرپیوسته می باشد که شدت و جهت گیری این آوندها در چوب های مختلف متفاوت بوده و تاثیر بسیار زیادی بر روی خواص فیزیکی مکانیکی گونه های متفاوت چوب دارد. در این میان جهت گیری الیاف چوب در ساخت آالت موسیقی نیز بسیار مهم و تاثیرگذار است به طوریکه برای ساخت تخته صدای آالت موسیقی الیاف چوبی باید کامال در راستای طولی و موازی با سیم های ساز قرار گیرد. این موضوع در تصویر 2 که تصویری از یک سه تار و تنبور می باشد نشان داده شده است. کامپوزیت های چوب پالستیک کامپوزیت های چوب پالستیک یا چوب پلیمری آمیزه ای از خرده ها و تکه های کوچک چوب در داخل یک پلیمر یا چسب می باشد که این چسب )رزین( با پیوندهای قوی این ذرات چوب را به صورت یکپارچه نگه داشته است. چوب های پلیمری می توانند تا حدود زیادی بر مشکالت ناشی از به کارگیری چوب فایق آیند. سرعت تولید و تهیه باال ضربه پذیری مناسب مقاومت خوب در برابر رطوبت و... همه و همه با استفاده توامان پلیمر در کنار چوب بدست می آید )میرشکرایی 1373 (. در این میان همکاری نزدیک هنرمندان موسیقی و شیمیدان ها باعث گردید تا چوب های پلیمری به بازار ابزارآالت موسیقی نیز راه پیدا کنند. استفاده از پلیمر در کنار چوب خواص ویژه ای را ایجاد می کند Martin,1956( )Walker, که با توجه به مسائل بیان شده جالب توجه است و می توان با در نظر گرفتن این ویژگی ها مشکالت و نقائص ذاتی چوب را برای کاربرد در ساخت آالت موسیقی از میان برد. حسن دیگر استفاده از چوب های پلیمری در ساخت ساز های موسیقی ساده کردن فرایند ساخت ساز است )2006.)Wegst, مثال با استفاده از این مواد جدید با روش قالبگیری و تزریق بدنه ویلون و ویولنسل تنها در چهار بخش کلی و مجزا )صفحه رو صفحه زیر صفحه انگشت گذاری چانه و خرک( تولید می شوند و می توانیم ویلون را بجای آنکه با 70 قطعه تولید کنیم با 20 قطعه این کار را انجام دهیم )تصویر 1 (. در این میان قالب گیری تزریقی پرکاربردترین روش برای تولید کامپوزیت های چوب پالستیک می باشد در این روش پودر چوبی که قبال خشک شده است به همراه دانه های پلیمری وارد دستگاه شده و پس از آن وارد بخش گرمکن می شود. در آنجا دانه های پلیمر ذوب شده و دور پودر چوب را می گیرند همچنین چرخش پیچ مخلوط کن سبب اختالط کامل پلیمر ذوب شده و پودر چوب می گردد. در نهایت مخلوط حاصله تحت فشار پیچ مخلوط کن وارد قالب شده و پس از سرد شدن قالب نمونه نهایی در شکل های مختلف از قالب خارج می گردد )1956.)Walker, تصویر 1 - ساختار شیمیایی چوب که از الیاف تک جهت تشکیل شده است الف: عکس میکروسکوپی از الیاف چوب ب:عکس ماکروسکوپی که نشان دهنده جهت گیری تک جهت الیاف چوب می باشد. ماخذ: 1982( )Bodig, تصویر 2 - عکس از یک سه تار )سمت راست( و یک تنبور )سمت چپ( که در هر دو جهت گیری الیاف چوب دقیقا موازی با راستای سیم های ساز می باشد. تصویر 3 - چگونگی ساده شدن ساخت ساز با استفاده از چوب های پلیمری و روش قالب گیری. ماخذ: )موسوی و پیرایش فر (

5 9 کامپوزیت های پلیمری جایگزین چوب برای ساخت آالت موسیقی تصویر 4 - مکانیسم عمل در روش قالب گیری تزریقی. بررسی دقیق ساختار لیفی چوب که از الیاف احاطه شده توسط چسب لیگنین تشکیل شده است شیمیدانان را بر آن داشت که جایگزینی همانند و هم شکل چوب برای آن بیابند. از آنجا که چوب ها از الیاف طبیعی درست شده اند این ساختار شیمیدان ها را به ساخت چوب های پلیمری که با الیاف مصنوعی درست شده اند سوق داد. در واقع این بار به جای استفاده از مخلوط چوب و پلیمر برای ساخت چوب های پلیمری از کامپوزیت الیاف و پلیمر استفاده گردید. این نوع کامپوزیت ها عالوه بر ظاهر زیباتر و تداعی جلوه ای شکیل تر مقاومت های خارق العاده ای را نیز ایجاد می کنند. به بیان ساده تر محصولی با این ویژگی ها بر تمامی مشکالت مطرح شده در مورد چوب غلبه کرده و تخته صدایی استثنایی را به بازار موسیقی وارد می کند. برای ساخت چنین کامپوزیت هایی الیاف مختلف با قابلیت ها و خواص متفاوت به کار گرفته می شود و بدیهی است که استفاده از مواد مختلف خواص گوناگون را ایجاد می کند. به منظور آشنایی بیشتر با این مواد اسامی آنها به همراه مختصری در مورد خواص آنها در ذیل آورده شده است. الياف كربن مشخصه الياف كربن سبكي استحكام و سختي باال ميباشد. الیاف کربن دارای خواص بسیار خوبی در مقابل کشش و خمش بوده و جالپذیری آنها نیز مناسب است همچنین مقاوم در برابر رطوبت و تغییرات دمایی هستند )هاشمی 1372(. الياف شيشه الياف شيشه مشهورترين تقويت كننده مورد استفاده در صنعت كامپوزيت ميباشد. تقريبا 90 درصد الياف مورد استفاده در كامپوزيت هاي مهندسيالياف شيشه ميباشد.الياف شيشهاستحكام و سختي مناسبي دارد و خواص مكانيكي خود را در دماهاي باال حفظ ميكند. همچنین این الیاف از مقاومت رطوبت و خوردگي مناسبي برخوردار است colleagues,1994(.)nielsen & الياف کوالر دانسيته كم و استحكام كششي بسیار باالی اين الياف موجب تشكيل يك ساختار چقرمه و مقاوم به ضربه گردیده است. الياف کوالر در ابتدا به منظور جايگزيني فوالد در تايرهاي راديال ساخته شدند ولی بعدا كاربردهاي ديگري پيدا كردند.) استفاده از الیاف شیشه در موسیقی دریچه ای به سوی ساخت سازهای نو با ظاهری بسیار متفاوت است که این سازها همچون کریستال شفاف بوده و در رنگ های متنوع موجود می باشند. استفاده از الیاف کوالر نیز می تواند ساخت سازهایی بسیار خوش صدا و همچنین محکم و ضربه پذیر را مقدور سازد. با این حال الیاف کربن پرکاربردترین ماده در ساخت انواع صفحات صوتی می باشد و دلیل آن خواص ارتعاشی و آکوستیکی فوق العاده این الیاف است. همانند ساختار چوب که الیاف آن توسط چسب لیگنین در کنار هم قرار گرفته اند برای تولید کامپوزیت های لیفی نیز الیاف مصنوعی با استفاده از چسب )رزین( های پلیمری در کنار هم قرار می گیرند در این میان معروف ترین رزین های پلیمری رزين هايپلياستر اپوكسي وينيلاستر و فنوليک می باشند که عمده ویژگی های آنها مقاومت شيميايي عالی چسبندگي بسیار باال استحكام كششي و فشاري بسيار خوب قابليت پخت در دماهاي مختلف و مقاومت خستگي ممتاز می باشد Neville,1956( Lee, پاکزی فرد و میرعابدینی 1389(. به منظور آشنایی بیشتر با خواص صوتی کامپوزیت های لیفی تعدادی از مهمترین پارامترهای صوتی در زیر تعریف و در جدول 1 مقادیر اندازه گیری شده توسط نویسندگان برای این پارامترها در کامپوزیت های الیاف کربن-رزین پلی استر الیاف شیشه-رزین پلی استر و الیاف کوالر-رزین پلی استر و نمونه چوب های درختان سروسیمین و توت سفید که کاربردهای بسیار باالیی در ساخت آالت موسیقی دارند آورده شده است. چگالی: چگالی یکی از مهمترین پارامترهای فیزیکی است که تاثیر مستقیمی بر روی خواص ارتعاشی و آکوستیکی نمونه ها دارد بطوریکه هرچه مقدار چگالی نمونه ای با فرض ثابت بودن سایر پارامترها کمتر باشد آن نمونه دارای قابلیتارتعاش نمودن بیشتری می باشد 2(.)Roohnia, 2005, مدول االستیک در جهت طولی: به طور کلی مدول االستیک یا یانگ از نسبت تنش و کرنش برای جسمی که تحت کشش قرار گرفته است در کرنش های اولیه بدست می آید. به بیان ساده تر مدول االستیک پارامتری است که مقدار سفتی نمونه را نشان می دهد. طبیعی است که هرچه نمونه ای سفت تر و مدول باالتر باشد قابلیت ارتعاش آن بیشتر بوده و دارای خواص آکوستیکی مطلوب تری می باشد 2(.)Roohnia, 2005, سرعت فراصوت در جهت طولی: سرعت فرا صوت یکی از پارامترهای صوتی بسیار مهم می باشد بطوریکه هرچقدر مقدار این پارامتر برای نمونه ای بیشتر باشد قابلیت ارتعاش آن نمونه بیشتر خواهد بود و در نتیجه نمونه فوق برای ساخت تخته صدا مناسب تر خواهد بود. بررسی ها نشان داده است که سرعت فراصوت مطابق رابطه زیر به چگالی و مدول االستیک در جهت طولی وابسته است. V 2 =E/ρ در رابطه فوق E مدول االستیک در جهت طولی ρ چگالی و V سرعت فراصوت در جهت طولی نمونه می باشد.)Roohnia, 2005, 3(

6 10 ضریب آکوستیک: چنانچه بیان گردید چگالی و مدول االستیک مهمترین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی می باشند که دارای تاثیر مستقیم بر روی خواص ارتعاشی و آکوستیکی هستند. به منظور تعیین میزان تاثیر آنها در کنار همدیگر پارامترهای متفاوتی تعریف شده اند که یکی از مهمترین آنها ضریب آکوستیک است که مطابق با رابطه زیر تعریف می گردد: K= (E/ρ 3 ) 0.5 در رابطه فوق K ضریب آکوستیک ρ چگالی و V سرعت فراصوت در جهت طولی نمونه می باشد )23.)Roohnia,,2005 فاکتور کیفیت: فاکتور کیفیت برابر نسبت انرژی تزریق شده در یک سامانه به انرژی تلف شده در آن سامانه است. این پارامتر که یکی از مهمترین پارامترهای آکوستیکی است از مهمترین عوامل تعیین کننده مانایی و پایداری صدای ایجاد شده توسط آالت موسیقی می باشد بطوریکه هرچقدر مقداراین پارامتر بیشتر باشد مقدار انرژی تلف شده کمتر و در نتیجه مانایی و پایداری صدای ایجاد شده بیشتر خواهد شد )25.)Roohnia,,2005 فاکتور کارایی تبدیل صوتی: فاکتور کارایی تبدیل صوتی که از حاصل ضرب ضریب آکوستیک و فاکتور کیفیت بدست می آید در اصل برآیندی از کل فاکتورهای در پیش گفته شده می باشد. بطورکلی هرچه مقدار فاکتور کارایی تبدیل صوتی در نمونه ای بیشتر باشد آن نمونه برای ساخت آالت موسیقی مناسب تر است.)Roohnia, 2005, 41( چنانچه در جدول 1 مالحظه می گردد کلیه خواص آکوستیک نمونه های کامپوزیتی به خصوص نمونه کربنی بسیار فراتر از نمونه های شاهد چوبی است. این نتایج نشان می دهد که با استفاده از کامپوزیت های لیفی می توان سازهایی با صدادهی بسیار مطلوب و وسعت صدایی باال تولید نمود. بعالوه نتایج میرایی بدست آمده نشان می دهد که مانایی و پایداری صدای سازهای کامپوزیتی بسیار بیشتر از سازهای چوبی خواهد بود. جدول 1 - خواص آکوستیک نمونه های الیاف کربن-رزین پلی استر الیاف شیشه-رزین پلی استر و الیاف کوالر- رزین پلی استر به همراه همین نتایج برای نمونه های شاهد از چوب درختان سروسیمین و توت سفید. ماخذ: 168( al, 2009, )Pedgley et. خواص آکوستیک شگفت انگیز و همچنین فرآیند پذیری آسان و سریع کامپوزیت ها سبب رشد روز افزون این مواد در کاربردهای مختلف گردیده و روز به روز نیز بر حجم تولید آنها افزوده می شود. در تصویر 5 الف یک گیتار که تماما با استفاده از الیاف کربن و رزین اپوکسی و در تصویر 5 ب تخته صدای گیتار که توسط کامپوزیت های چوب پالستیک ساخته شده اند نشان داده شده است.

7 11 کامپوزیت های پلیمری جایگزین چوب برای ساخت آالت موسیقی تصویر 5 - در قسمت الف یک گیتار که تماما با استفاده از الیاف کربن-رزین اپوکسی و در قسمت ب تخته صدای یک گیتار که از کامپوزیت های چوب پالستیک ساخته شده است نشان داده شده است. نتیجه در این مقاله معایب کاربرد چوب در ساخت آالت موسیقی از جمله تغییر خواص با گذشت زمان خواص متفاوت چوب در قسمت های مختلف یک درخت و همچنین در درختان مختلف از یک گونه تاثیر پذیری شدید از رطوبت تردی و شکنندگی وجود گره و... مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. همچنین استفاده از کامپوزیت های پلیمری به عنوان جایگزین چوب در ساخت آالت موسیقی مطرح گردید. این کامپوزیت ها قادرند تمامی معایب فوق را بر طرف و سازی بسیار خوش صدا با قابلیت های ویژه تولید نمایند. در این میان در ایران نیز با توجه اقدامات بسیار تاثیر گذار انجام شده در سال های گذشته در ساخت سازهایی جدید با ظاهر و صدایی متفاوت به نظر می رسد بررسی بیشتر خواص آکوستیک این کامپوزیت ها و تولید صنعتی آنها بتواند اقدامی موثر در ارتقای کیفیت سازهای ایرانی و حتی خلق سازهایی جدید باشد. در نهایت شایان ذکر است که متخصصان توانمند داخلی که با درایت و هوش سرشار خود توانسته اند در بسیاری از زمینه ها ایران اسالمی را به خودکفایی برسانند در این مورد نیز می توانند تولید ساز های ایرانی را با استفاده از این کامپوزیت های پلیمری ممکن سازند. پی نوشت ها:.Knot 1.High modulus carbn fiber 2 3 مدول االستیک یکی از پارامترهای صوتی بسیار مهم است به طوریکه هرچه مقدار این پارمتر برای یک نمونه بیشتر باشد قابلیت ارتعاش آن نمونه بیشتر خواهد بود. مقدار مدول االستیک برای چوب درخت توت 12GPa و برای پرارتعاش ترین چوب های جهان در حدود 20Gpa می باشد. این در حالی است که مقادیر این پارامتر در نمونه های کامپوزیتی بسیار باال و غیر قابل مقایسه با چوب می باشد..Molding 4. Injection 5.Carbon fiber 6.Fiberglass 7.Aramaid fiber 8 فهرست منابع: اسکندری جم جعفر و امیرسهیل پیرایش فر و امیر سهیل جلیلی و محمد مهدی موسوی و سید یحیی روح نیا و مهران )1389( طراحی و ساخت کامپوزیت های پلیمری از الیاف طبیعی و مصنوعی با رزین پلی استر برای جایگزینی چوب در ساخت آالت موسیقی دارای گواهی نامه پذیرش از دوفصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران. ای. پی زی. )1373( شیمی و تکنولوژی چسب چوب ترجمه میرشکرایی ا. مرکز نشر دانشگاهی تهران.

8 12 پیرایش فر امیر سهیل و موسوی سید یحیی )1388( بررسی خواص آکوستیک کامپوزیت های لیفی بر پایه رزین اپوکسی فصلنامه علمی پژوهشی هنر شماره 79. زاهدی حمید )1387( تئوری موسیقی اصول هارمونی)هوموفونی و پلی فونی وعلوم موسیقی( انتشارات پارت تهران. فیتذر اریک) 1372 ( الیاف کربن و کامپوزیت های آن ترجمه هاشمی سید علی انتشارات مرکز تحقیقات پلیمر ایران تهران. میسو الکساندر) 1389 ( شیمی و تکنولوژی پوشش های پودری ترجمه: پاکزی فرد شهال. میر عابدینی مجتبی انتشارات پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران تهران. موسوی سید یحیی و پیرایش فر امیر سهیل )1387( کامپوزیت های پلیمری در خدمت موسیقی فصلنامه علمی پژوهشی هنر شماره 75. Bodig, J. and Jayne, B.A. (1982), Mechanics of Wood and Wood Composites, Van Nostrand Reinhold Company. Davis, S.J. and Janes, R. and Bash, C.M. and Chou, P.J.C.(??), One piece composite guitar body, United State Patent 6, 683, 236 B2. Lee, H. and Neville, K.(1957), Epoxy Resins, Their Applications and Technology, McGRAW Hill Book press. Nielsen, L.E. and Landel, R.F. (1994), Mechanical Properties of Polymers and Composites, Marcel Dekker, INC press. Parry, W. (1965), A Music Course for Students, Oxford University press. Pedgley, O. and Norman, E. and Armstrong, R. (2009), Materials-inspired innovation for acoustic guitar design, METU JFA (26:1), Roohnia, M.(2005), Study on Some Factors Affecting Acoustic Coefficient and Damping Properties of Wood Using Nondestructive Tests, Ph.D. Thesis, Islamic Azad University Campus of Science and Researches. Rujinirun, C. and Phinyocheep, P. and Prachyabrued, W.and Laemsak, N. (2005), Chemical treatment of wood for musical instruments, Part I: acoustically important properties of wood for the Ranad. Wood Science and Technology, Volume 39, Number1. Walker, J.S. and Martin, E.R. (1956), Injection Molding of Plastics, The Plastics Institute Under The Title. Wegst. U.G.K. (2006), Wood for sound, American journal of Botanym, Volume93,