BRIGITTE OSTERATH / PSI

根据发表在《科学报告》杂志上的一项新研究，研究人员建议，千万不要让小提琴不涂清漆。科学家们利用中子成像技术研究了不同涂层对仪器木材的影响。事实上，上漆确实能有效地防止潮湿，但它也会影响木材的声音特性。所以不要过量使用：“尽可能根据需要上清漆，尽可能少涂”，研究人员总结道。他们的研究结果已经出来了。

小提琴制造者给小提琴的外部涂上清漆，使木头更耐磨损、污垢和环境空气。这种上光漆由各种预处理和实际上光漆组成，它们被一个接一个地涂上。清漆的面漆通常由溶于油或醇的天然树脂组成。

来自Empa、保罗舍尔研究所PSI和苏黎世ETH的研究人员现在已经研究了不同的小提琴上光系统是如何影响木材吸收水分的。他们使用PSI的中子源SINQ来捕捉在上漆和未上漆的木材样品中发生的事情的图像。Empa的研究人员莎拉Lämmlein总结了这一发现：“只有一个完整的预处理剂和清漆涂层才是真正有效的。”木材从空气中吸收的水分只有未经处理的样品的一半。

吸收和释放水分会严重损坏小提琴：木材的膨胀和收缩会导致变形或开裂。木材中的水分也会改变乐器的声音特性。

看得见的水

测量用木材样品：完全未处理（左）、各种预处理剂（中）、醇基清漆（右二）和油基清漆（右远）。资料图：（Image: Paul Scherrer Institute/Mahir Dzambegovic）

为了进行这项研究，研究人员用7种不同的预处理剂和清漆面漆组合处理了5厘米长的小提琴木片。大多数的小提琴漆都是秘方，所以莎拉•Lämmlein向苏黎世的小提琴大师Ulrike Dederer寻求建议。预处理剂渗入木材，而含有油或酒精的清漆则位于木材表面，厚度可达70微米，约为人发宽度。

干燥后，研究人员将木材样本暴露在新界的气候室中，湿度在95%到35%之间。当室内的样品吸收水分，然后再次释放水分时，研究人员用中子对其进行探测。这些不带电的基本粒子在飞行中会被氢原子（如水中的氢原子）偏离其直线路径。

“因为中子对氢非常敏感，我们能够在十分之一毫米的尺度上看到木头吸收或释放水分的速度和程度，”来自PSI的David Mannes解释道。中子成像的特殊之处在于它的功能是无破坏性的；这使得在不损坏物体的情况下检查整个物体成为可能。因此，可以观察和量化样本中发生的动态过程。这种方法只在世界上其他几个研究机构中进行；在瑞士，PSI是唯一可以进行的地方。

只给了预处理剂而没有上一层清漆的木材样本被用来模拟一把磨损严重的小提琴，上面的清漆层已经被擦掉了。随着时间的推移，这种情况会发生在压力特别大的地方，比如小提琴的背部，它被压在演奏者的肩膀上。相应的样品很快吸收了大量的水，因为它们或多或少直接暴露在空气中。”因此，在这些地方补漆是值得的，因为这些地方的清漆已经磨损了。如果木材在不同的地方吸收了不同数量的水分，这种破坏尤其严重，因为这会导致木材的张力，从而强烈地促进裂缝的形成或生长。

每当小提琴被运送到音乐厅或从音乐厅运送出去时，乐器都会暴露在不断变化的湿度中。而且湿气不仅从空气中进入小提琴的木料。清漆还可以保护乐器不受小提琴手的汗水侵蚀。油基和醇基清漆提供了相当好的防潮保护。

阻尼振动

不同的上漆木材样品在气候室前，他们稍后将在其中进行检查。资料图：（Image: Paul Scherrer Institute/Mahir Dzambegovic）

不过，在上漆方面，你不应该过分。经过振动模态分析，研究人员得出了这个结论。测量结果表明，越来越厚的清漆层改变了木材样品的振动特性。”“每种材料的振动都不同，清漆对振动有特别强的抑制作用，”莎拉·Lämmlein解释道。木片的固有频率发生了整体位移，并受到了强烈的阻尼。因此，漆过的小提琴和未漆过的小提琴听起来是不同的。

“你必须找到一个快乐的媒介，并保持上光到最低限度，”Lämmlein说。传统上，只有小提琴的外表面涂有多层，音箱的内表面却没有。研究人员的分析证实，这种方法仍然是一种选择。毕竟，内表面很少直接暴露在空气中，尤其是小提琴手的汗水中。

上漆可以改变小提琴的声音，这一事实也意味着，制琴师在制作小提琴时应该考虑到这些变化，这样乐器最终的声音才是原来的样子。

原文链接：https://www.empa.ch/web/s604/geigenlack

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