乐器音板用材极大程度上决定了乐器的声学品质，当木材作为乐器音板用材时，木材的物理属性与音板的音色、振动效率品质和发声效果稳定性密切相关 ^[1-2]。理想的乐器音板用材要求其具有较高的比动弹性模量与声辐射品质常数、适中的密度、优良的振动频谱特性和尺寸稳定性，然而目前我国的森林资源储备量不足，优质木材的数量和质量都难以满足生产需要 ^[3-4]。针对这一现状，有科研工作者对声学品质较差的木竹材进行物理、化学或生物改性以替代高品质的木材^[5]，还有科研工作者提出使用复合材料替代实木来制作音板。复合材料具有高附加值，使用木材作为基质材料制作复合音板，能保留木材天然的孔隙结构，增加材料的强度和尺寸稳定性，有助于实现木材的小材大用、材尽其用。

复合材料在乐器音板领域的应用受到了广泛关注。研究发现，碳纤维增强木基复合材料的比动弹性模量近似甚至优于乐器音板用材^[6-8]。张元梓等^[9]将碳纤维与木材结合，通过响应曲面法对制备过程中的冷压时间、施胶量、单位压力进行了优化，优化生产工艺后的木质−碳纤维复合材料具有优于西加云杉（Picea sitchensis）的比动弹性模量和动弹性模量与动刚性模量比值（E/G）。Ono等^[10-11]使用碳纤维与发泡材料制作出一种复合材料，这种材料的纵向、横向比动弹性模量主要取决于单向增强碳纤维排布方向。贺建民等^[12]将两层碳纤维布与5层杨木单板热压制作复合材料，通过改变碳纤维布的排布方向得到两种复合材料，其中碳纤维布平行排布的复合材料具有更为优异的物理力学性能。这也证明，具有方向性的增强材料，其排布方式影响着复合材料的机械性能。除碳纤维以外，也有研究将玻璃纤维、亚麻纤维用作增强材料，应用于乐器音板用复合材料^[8,13]。将玻璃纤维作为增强材料开发的复合材料横向、纵向静曲强度和弹性模量得到了明显提升^[14]。林斌等^[15]将桦木单板与玻璃纤维复合，通过改变玻璃纤维的层数和位置，制作了最佳结构的复合材料，材料的动弹性模量与动刚性模量比值达到了西加云杉的80%，比动弹性模量更是近似于西加云杉。从前人的研究结果可以看出：通过合理选择增强材料与基质，严格设计复合材料结构，层层优化工艺，可以制作出具有与乐器音板用材声学性能相近的复合材料。

在制作热压成型的复合材料时，不但要考虑增强材料的层数、铺装角度与复合材料的结构，还需要考虑增强材料的材性对声学性能的影响^[16-18]。使用单向纤维增强材料制备的复合材料在纵向和横向上的机械性能存在较大差异，而金属材料在纵向和横向上的强度均匀一致选用金属材料为增强材料可以很好地避免这个问题。近年来，对木基−金属复合材料的研究涉及阻燃、导电、电磁屏蔽等领域 ^[19-21]。研究发现：具有高强度、高延展性的金属，不但赋予了材料阻燃、导电、电磁屏蔽等特性，而且使复合材料的弹性模量也大幅度提升^[22]。Duan等 ^[23] 制作了一种“三明治”结构的木梁，木梁中间采用H型钢板，两侧覆以落叶松（Larix spp.）胶合木，高强度的钢材虽增加了复合材料的机械强度，但也同样大大提高了材料的密度。肖飞等^[24]通过合理选择胶黏剂的种类与合理控制施胶量后制作的泡沫铝基木竹复合材料兼具了轻质与高强度的优点。在制作乐器音板用木基金属复合材料时，不但要考虑增强材料强度，还要考虑其密度和所占的体积分数，并合理选择工艺参数，这样才能使制作出的复合材料兼顾轻质和高强度。

本试验以金属铜网和桦木单板为原料制备了双层、5层桦木单板的木基−金属铜网复合材料，探究桦木单板铺装方向、金属铜网添加层数和添加位置对复合材料声学性能的影响，并通过综合评分法对复合材料与西加云杉的声学振动性能进行比较分析，以探究桦木单板−金属铜网复合材料应用于乐器音板的可行性。

1.   材料与方法

1.1   材　料

试验使用购于山东省平邑盛达木业有限公司的无节子、无裂纹旋切桦木单板作为基质材料，其规格尺寸为450 mm × 450 mm × 1 mm，含水率为11% ~ 13%。使用购于上海华东复合绝缘过滤网厂的黄铜网作为增强材料，其目数为100、孔径为0.15 mm、金属丝径为0.06 mm。胶黏剂使用购于广东艺辉公司的环氧树脂AB型胶黏剂。制成的复合材料裁成300 mm（长）× 40 mm（宽）规格，用于声学性能测试。

1.2   复合材料的结构优化及复合方式

1.2.1   复合材料的结构设计

两层桦木单板之间按木材纹理交错和平行两种方式铺装，制成界面中加入1层金属铜网的复合材料D0、D90（图1）。5层桦木单板的复合材料中，桦木单板之间存在四层界面，编号为1、2、3、4，将编号1、4层界作为外层，编号2、3作为内层。在1、4层界面中铺设金属铜网，制成外层铺装金属铜网的复合材料A、C，在2、3层界面中铺设金属铜网，制成内层铺装金属铜网的复合材料B、D（图2）。

图  1  两种双层单板复合材料组坯方式

Figure  1.  Two kinds of double layer veneer composite blanking methods

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图  2  5层桦木单板复合材料内外层结构

Figure  2.  Internal and external structures of five layer birch veneer composite

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为进一步深入分析金属铜网铺装位置对声学性能的影响，当金属铜网处于外层有利于提升复合材料声学性能时，按图3a方式制备复合材料A、C、J、G，并制作不添加金属铜网的复合材料F作为对照组；当金属铜网处于内层更有利于提升复合材料声学性能时，则复合材料设计如图3b。

图  3  不同金属铜网层数与位置的复合材料结构

Figure  3.  Composite structures with different layers and positions of metal copper mesh

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1.2.2   复合材料制备工艺

环氧树脂胶黏剂AB胶按照质量比为1∶1的配比混合，参考梁祥鹏^[22]的研究确定涂胶量。涂胶量的确定原则是既不能过少影响胶接强度，也不能过多使胶层过厚导致复合材料性能下降。

复合材料的制备工艺参数如下：涂胶量为220 g/m²、热压温度为100 ℃、热压压力为1 MPa、热压时间为0.5 h。热压工艺流程如图4所示。

图  4  热压工艺流程图

Figure  4.  Hot pressing process flow chart

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1.3   尺寸稳定性测试

根据LY/T 2490—2015《改性木材尺寸稳定性测定方法》^[25]，对复合材料进行尺寸稳定性测试。通过尺寸变化计算试样的纵向尺寸膨胀率（α）和抗湿胀系数（β）：

式中：L₁为65%相对湿度下的复合材料纵向尺寸；L₂为35%相对湿度下复合材料的纵向尺寸；α_c与α_nc分别为通过式（1）计算得到桦木单板与复合材料的纵向尺寸膨胀率。

1.4   声学性能测试

声学性能测试样品根据表层单板纹理方向分成纵向试样（L）和径向试样（R），具体锯切方式如图5所示，锯解好的试样每组选取5个进行声学性能测试。

图  5  声学性能测试试样

Figure  5.  Acoustic performance test specimen

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以刀片激励处于自由边界条件的试样使其产生横向弯曲振动，用双通道快速傅里叶变换频谱分析仪（dual channel fast Fourier transform analyzer，FFT）测得振动频谱，进而计算出试样的动弹性模量（式（3））、比动弹性模量（式（4））、声辐射品质常数（式（5））、声阻抗（式（6））、声速（式（7））、对数衰减系数（式（8））、损耗角正切值（式（9））、声学转换率（式（10））等声学振动性能指标。

式中：E为试样的动弹性模量；ρ为试样密度；l为试样长度；h为试样厚度；${f}_{n}$为试样第n阶共振动频率；$m$为由${f}_{n}$决定的参数。

式中：${E}_{\mathrm{s}\mathrm{p}}$为试样的比动弹性模量。

式中：R为试样的声辐射品质常数；v为试样的声速。

式中：Z为试样的声阻抗。

式中：$\lambda$ 为试样的对数衰减系数；A₁、A_n为试样时域正弦波的第1和第n个振幅；$\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{n}\;\delta$为试样的损耗角正切值。

式中：A为试样的声学转换率。

西加云杉的密度和动弹性模量参考了Ono^[10]的数据，比动弹性模量、声辐射品质常数和声阻抗根据式（4）、式（5）、式（6）计算得出。

2.   结果与分析

2.1   尺寸稳定性测试

乐器共鸣板（音板）在环境中由于含水率变化引起的尺寸变化会导致其发声效果发生改变，尺寸稳定性和抗湿涨系数是评价乐器音板用材发声效果稳定性的重要指标。实验发现，作为对照组的桦木单板样品自120 h起，质量几乎无变化（小于0.01 g）。双层桦木单板金属铜网复合材料自144 h起，质量变化小于0.01 g。5层桦木单板复合材料自312 h起，质量变化小于0.01 g。测得复合材料的纵向尺寸膨胀率、抗湿涨系数如表1所示。

表  1  复合材料纵向尺寸膨胀率与抗湿胀系数

Table  1.  Longitudinal dimensional expansion rate and moisture expansion coefficient of composites

项目 Item	桦木单板 Birch veneer	双层单板复合材料 Double-layer veneer composite			5层单板复合材料 Five-layer veneer composite
		D0	D90		F	B	D	J	G
纵向尺寸膨胀率 Longitudinal dimensional expansion rate/%	2.10	0.45	0.42		0.27	0.26	0.26	0.24	0.25
抗湿胀系数 Anti swelling coefficient/%		78.57	80.00		87.14	87.61	87.61	88.57	88.09

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从表1可以看出，双层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高为80.00%。单板纹理方向交错铺装的复合材料D90，相较于单板纹理方向平行铺装的复合材料D0抗湿胀系数有一定提升。5层桦木单板复合材料的抗湿胀系数最高为88.09%，相较于双层单板复合材料其抗湿胀系数得到较大提升。随着金属铜网添加层数的增加，复合材料的抗湿胀系数提升幅度极小，添加1层金属铜网与不添加金属铜网的复合材料差异仅有0.47%，说明复合材料尺寸稳定性的提升主要与材料的胶合界面的数量增加有关。

D0在72 h时，材料沿垂直纹理方向发生了翘曲变形，而D90在360 h仍未发生明显变化，在解吸过程中D90发生了翘曲变形。当多层复合材料中相邻单板的纹理相互交错时，有利于提升材料吸湿过程中对形变的抵抗力，这与Ashaari等 ^[26]试验中的结果较为相似。乐器用材料的尺寸稳定性影响着乐器的发音效果，也影响着材料的声学振动性能。

2.2   声学性能测试

2.2.1   单板铺装方向对声学性能的影响

测试D0与D90的振动频谱，结果如图6所示。通过观察二者频域图发现，二者的频谱均具有一定的连续性。D0的基频与2、3次谐频的峰型较为尖锐，当频率偏移时两侧急剧下降，4、5次谐频的峰型相较于基频略有平缓。D90的振动频谱也表现出与D0相似的特性，但D90的噪声信号更为明显。

图  6  双层复合材料频域图

Figure  6.  Frequency domain diagram of double-layer composite

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复合材料的前5阶频率如表2所示，根据公式求得动弹性模量（E）和其他声学性能参数，如表3所示。E_L/E_R值指材料的纵向动弹性模量与径向动弹性模量之比，E_L/E_R值的大小与材料的各向异性密切相关，适宜的E_L/E_R值能提供更加优良的声学性能。西加云杉的E_L/E_R值为9.15，而D0的E_L/E_R值达到了29.09，但D90的E_L/E_R值仅为0.99。v_L与v_R之比指沿材料纵向与径向测得的声速之比，乐器共鸣板（音板）的v_L与v_R之比值以3为宜，D0的v_L与v_R之比值过高，D90的v_L与v_R之比值过低。测试结果表明：具有各向异性的木质单板作为复合材料中体积分数较大的组分，其组坯方向对于复合材料的机械性能有极大影响，当桦木单板纹理方向平行铺装时，复合材料比动弹性模量各向异性较大；当单板纹理方向交错时，材料的各向强度均匀一致。

表  2  双层复合材料前5阶共振频率

Table  2.  First fifth resonance frequency of double-layer composite Hz

材料 Material	1阶共振频率 1st resonance frequency (f1)	2阶共振频率 2nd resonance frequency (f2)	3阶共振频率 3rd resonance frequency (f3)	4阶共振频率 4th resonance frequency (f4)	5阶共振频率 5th resonance frequency (f5)
D0	380	1 030	2 040	3 230	4 650
D90	160	400	870	1 390	2 120

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表  3  双层单板复合材料与西加云杉的声学性能基本参数

Table  3.  Average values of basic parameters of acoustic properties of double-layer veneer composites and Sitka spruce

材料 Material	ρ/(g·cm−3)	R/ (m·Pa−1·s−3)	Z/(Pa·s·m−1)	Esp/GPa	EL/GPa	ER/GPa	EL/ER	λ	A	tan δ × 103	vL/(m·s−1)	vR/(m·s−1)
D0	0.67(0.012)	7.60(0.163)	3.46(0.079)	26.51 (0.651)	17.75(0.597)	0.61(0.003)	29.09	0.029(0.001)	822.03(17.642)	9.24(0.387)	5 128(71)	457 (13)
D90	0.63(0.013)	3.09(0.087)	1.22(0.014)	3.76 (0.023)	2.37(0.019)	2.40(0.017)	0.99	0.025(0.007)	379.26(10.734)	8.15(0.235)	1 942(15)	1 966 (21)
西加云杉 Sitka spruce	0.49	10.11	2.4	24.08	11.8	1.29	9.15				4953	1651
注：ρ为试样的密度；R为纵向试样的声辐射品质常数；Z为纵向试样的声阻抗；Esp为纵向试样的比动弹性模量；EL为纵向试样的动弹性模量；ER为径向试样的动弹性模量；EL/ER为纵向试样与径向试样的动弹性模量之比；λ为纵向试样的对数衰减系数；A为纵向试样的声转换率；tan δ为纵向试样的损耗角正切值；vL为纵向试样的声速；vR为径向试样的声速；（）中数值该组数据的标准偏差。Notes: ρ is the density of specimen; R is the sound radiation quality constant of the longitudinal sample; Z is the acoustic impedance of the longitudinal sample; Esp is the specific dynamic elastic modulus of the longitudinal specimen; EL is the dynamic elastic modulus of the longitudinal specimen; ER is the dynamic elastic modulus of radial specimen; EL/ER is the ratio of dynamic elastic modulus of longitudinal specimen and radial specimen; λ Is the logarithmic attenuation coefficient of the longitudinal sample; A is the sound conversion rate of the longitudinal sample; tan δ is the tangent value of the loss angle of the longitudinal sample; vL is the sound velocity of the longitudinal sample; vR is the sound velocity of the radial sample; standard deviation of this group of data for the value in brackets.

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音板用材需要较高的振动效率品质，具有高振动效率的材料，能够更为有效地将振动能量转化为声能。E_sp表示木材单位细胞壁物质的振动加速度，其值越大，木材振动效率越高。R指木材及其制品向周围空气辐射声功率的大小，音板需选用R较高的木材。Z即介质对声波传播的阻力，与振动的响应特性有关，其值越小，声学振动效率越高。D0在纵向的E_sp约为D90的7倍，D0的R值相较D90提升了145.95%。λ 和 tan δ体现了材料的振动衰减速度，音板用材常使用λ和tan δ较低的材料，λ和tan δ越低，振动能损失越小，振动效率越高，乐器的余音越饱满。综合来看，D0的E_sp和R明显优于D90，并且D0仍具有较低的Z，D0与D90的λ和tan δ也十分接近，因此，以单板纹理方向平行铺装的复合材料具有更加优秀的振动效率品质。A表示木材将振动能转换为声能的能力，A越高，材料的发声效果越稳定。在双层复合材料中D0具有更为优异的发声效果稳定性。

D0的E_L相较于西加云杉提升了50.42%，D90的E_L为西加云杉的20.16%。在双层复合材料和西加云杉中，西加云杉的R值最高，达到了10.11 m/（Pa·s³）；D0次之，为西加云杉的75.17%；D90最低，仅有西加云杉的30.56%。此外，D0的Z值为西加云杉的144.16%，D90的Z值为西加云杉的50.83%。D0的振动效率品质明显优于D90，仅次于西加云杉。对于双层复合材料而言，虽然将板材按单板纹理方向相互平行的方式铺装具有更高的振动效率，但也会导致E_L/E_R值过大。因此，为使材料的E_L/E_R值更为接近西加云杉，在5层桦木单板的复合材料中，将采取桦木单板纹理方向互相垂直的方式进行铺装。

2.2.2   金属铜网对复合材料声学性能的影响

5层复合材料的前5阶频率如表4所示，根据公式计算5层复合材料的声学性能，研究5层复合材料中金属铜网加入位置和层数对复合材料声学性能变化的影响。改变金属铜网在复合材料中的位置，复合材料的声学性能变化如图7所示。

表  4  5层复合材料前5阶频率

Table  4.  First fifth order frequency of five-layer composite Hz

材料 Material	f1	f2	f3	f4	f5
A	320	880	1 660	2 640	3 720
B	320	870	1 650	2 560	3 570
C	340	920	1 730	2 700	3 760
D	370	1 030	1 940	3 030	4 240
F	310	890	1 670	2 620	3 720
J	330	860	1 540	2 420	3 440
G	350	960	1 800	2 840	4 000

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图  7  金属铜网添加位置对复合材料声学性能影响

Figure  7.  Effects of adding position of metal copper mesh on acoustic performance of composite

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从图7可以看出，A、B、C、D的E_sp分别为16.98、17.72、18.16、20.20 GPa，添加2层金属铜网的C、D的E_sp总是优于添加1层铜网的A、B，而将金属铜网添加在内侧的B、D其 E_sp优于铜网添加在外层的A、C。A、B、C、D的R值与Z值的变化趋势与动弹性模量大致相同，R值分别为5.66、5.70、5.78、6.13 m/（Pa·s³），Z值分别为2.99、3.11、3.14、3.30 Pa·s/m。内层结构的B、D其R值与Z值，明显高于外层结构的A、C；而添加了2层铜网的C、D其声R值与Z值也明显高于1层铜网的A、B。结果表明，将铜网放置于内层，不但提高了复合材料的E_sp和R值，也导致了Z值的升高。而在变化趋势相似的3项声学性能指标中，声阻抗相较于其他两项声学性能指标对于材料的声学性能影响最低^[1]。A、B、C、D的λ和tan δ具有相近的变化趋势，其值分别为0.047、0.038、0.042、0.025和0.015、0.012、0.013、0.008，内层结构的B、D其λ和tan δ总是低于外层结构的A、D。综上所述，金属铜网铺装在内层更利于复合材料的振动效率的提升。A、B、C、D的A值与λ也有相似的变化趋势。故试验进一步在桦木单板间分别铺装0层、1层、2层、3层、4层的金属铜网，制备复合材料 F、B、D、J、G，其中复合材料F作为对照。

比较不同层数金属铜网复合材料的基频与第2、3、4、5次谐频（图8a），可以看出复合材料F、B、D、J、G具有相似的频谱特性，且呈连续谱特性。复合材料前5阶频率的谐振峰型较为平缓，前5阶峰点所形成的“包络线”呈连续下降的趋势，说明复合材料能实现对中低音区的补偿，进而对人耳的主观感受起到补偿。通过比较发现金属铜网的加入提升了复合材料的E/G值（图8b），其中复合材料J的E/G值最高，其值为33.49，与其他复合材料的差异较大。复合材料F的E/G值最低，其值为28.3。B、D、G的E/G值分别为29.27、29.63与29.78。F、B、D、J、G的A值（图8c）分别为409.84、517.74、789.11、442.12、478.93，可以看出B、D、J、G的声转换效率相较于F均有不同程度的提升，其中D最高。结合复合材料前三阶频率频域图及E/G值和A值的变化可以认为，金属铜网的加入可使复合材料具有更为优美的音色。

图  8  金属铜网添加不同层数复合材料的前5阶频域图、E/G值和A

Figure  8.  First five order frequency domain diagram, E/G value and A of metal copper mesh with different layers of composite materials

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从图9a可以看出：复合材料的E随添加金属铜网层数增加而上升，其中G的E值最高，达到了16.30 GPa，相较于F提升了近32.82%。E_sp的测试结果略有不同，F的E_sp为16.87 GPa，B、D、J、G的E_sp均高于F，证实金属铜网的加入有利于提高复合材料的声学性能。其中D的E_sp最高，达到了20.02 GPa。添加3层金属铜网的J与4层金属铜网的G的E_sp分别为18.82、19.46 GPa，略低于D。图9b中密度随金属铜网的增加而提高，在F、B、D中这种上升趋势并不显著，而在D、J、G中上升趋势十分明显，这也使造成 E_sp先上升后下降的原因。从图9c可以看出，随着复合材料中金属铜网层数增加，材料的R值并非持续上升。作为对照组的F，其R值为5.69 m/（Pa·s³），与B相差不大。当复合材料中添加1层金属铜网时，R的提升有限。添加2层金属铜网的D的R值最高，达到了6.13 m/（Pa·s³）。当添加3层、4层金属铜网后，复合材料的R值反而下降。这种下降在2层增加到3层时最为明显，D与J的差值达到了0.93 m/（Pa·s³）。复合材料的Z值随铜网层数增多而不断升高（图9d），在G中达到了最大值3.56 Pa·s/m。复合材料中，D的E_sp最高，相比F高出15.71%；D的R值也最高，相比F高出7.73%。Z值最低的是B，与F十分接近，而D的Z值处于中间值，相较于B高出10.36%。F、B、D、J、G的λ和tan δ并没有显示出较强的规律性（图9e、9f），其中D的λ和tan δ最低，B、D、J、G相较于F均有不同程度的下降。综上所述，在以单板纹理方向垂直铺装的5层桦木单板复合材料中，在其靠近其内层加入2层金属铜网的复合材料振动效率品质最佳。

图  9  金属铜网添加层数对复合材料声学性能影响

Figure  9.  Effects of the number of layers added to the metal copper mesh on the acoustic performance of composite

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2.3   综合评价法对比复合材料与西加云杉的声学性能

对复合材料制作的音板与实木音板进行声学性能综合对比，参考刘镇波等^[1]建立的综合分析方法，计算复合材料与实木单板的各项声学性能参数的综合得分。依照复合材料结构优化的方式，先对不同金属铜网铺装位置的5层单板复合材料A、B、C、D进行综合评价，再对添加不同层数金属铜网5层单板复合材料F、B、D、J、G与西加云杉进行综合评价。选择材料具有代表性的4项声学性能指标，并将各项声学性能指标中的最大值X_max设置为100分，最小值X_min设置为60分，计算材料各项声学性能的得分。并根据实际使用情况对4项声学性能指标配以权重因子，权重因子如表5所示。材料A、B、C、D的综合得分如图10a所示，材料F、B、D、J、G与西加云杉的综合得分如图10b所示。

表  5  4项声学性能指标权重

Table  5.  Weight factors of 4 acoustic performance indexes

Esp/GPa	R/(m·Pa−1·s−3)	Z/(Pa·s·m−1)	E/G
0.36	0.29	0.25	0.10

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图  10  复合材料与西加云杉声学性能综合评价

Figure  10.  Comprehensive evaluation of acoustic properties of composite materials and Sitka spruce

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如图10a所示，各样品的综合评分顺序为A < B < C < D。铺设1层铜网的A、B评分相近，远远低于铺设2层铜网的C、D。而铜网铺设在外层的A、C评分均低于铜网铺设在内层的B、D，说明将金属铜网铺设在内层对声学性能的提升有帮助，与2.2.1的结论一致。如图10b所示，各样品的综合评分排序为F < G < B < J < D。没有铺设金属铜网的F综合评分最低，说明添加金属铜网确实有利于提升复合材料的声学性能。而在添加了金属铜网的复合材料中，D的综合评分最高，证明在5层桦木单板的复合材料中铺设2层金属铜网能达到最佳的声学性能，与2.2.2的结论一致。

进一步将复合材料的各项声学振动性能指标与西加云杉进行比较，结果如表6所示。

表  6  复合材料与西加云杉声学性能指标对比

Table  6.  Comparison of acoustic properties between composites and Sitka spruce

材料 Material	ρ/(g·cm−3)	E/GPa	Esp/GPa	R/(m·Pa−1·s−3)	Z/(Pa·s·m−1)	E/G
D	0.74	14.86(0.36)	20.02(0.47)	6.13(0.12)	3.29(0.04)	29.63(0.52)
西加云杉 Sitka spruce	0.49	11.80	24.20	10.11	2.16	13.60
注：括号中数值为该组数据的标准偏差。 Note：the values in brackets are the SD of this group of data.

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从表6可以看出，复合材料D的综合评分低于西加云杉主要是R的差异造成的。复合材料D的E_sp为西加云杉的82.73%，R仅为西加云杉的60.63%，但复合材料D的E/G值则高出西加云杉117.87%。这说明复合材料D虽振动效率略低于西加云杉，但具有更加自然的音色。

3.   结　　论

通过研究桦木单板的铺装方向、金属铜网添加位置与层数对木质−金属铜网复合材料声学性能的影响，比较复合材料的声学振动性能与西加云杉之间的差异，得到以下结论：

（1）复合材料中，占体积分数较大的具有方向性的桦木单板，其纹理方向对复合材料各方向力学性能具有决定性作用。金属铜网的加入，主要提升了复合材料的比动弹性模量，对声辐射品质常数略有提升，对声阻抗也有所提升，其中比动弹性模量相较于空白对照组高出18.67%。

（2）随着金属铜网层数的增加，复合材料的比动弹性模量呈先上升后下降的趋势。添加2层金属铜网的5层复合材料相较于西加云杉具有更为优秀的音色，5层桦木单板金属铜网复合材料的抗湿涨系数最高可以达到88.09%，双层桦木单板金属铜网复合材料的抗湿涨系数可达80.00%，复合材料抗湿胀系数的提升与金属铜网的加入和胶合界面的增多相关。复合材料相较于西加云杉有着更为优异的尺寸稳定性，这使得复合材料在保持原有声学品质的同时，明显增强了发声稳定性。

（3）根据综合评分法得出，内层加入2层金属铜网的复合材料的评分较接近西加云杉，拥有近似于西加云杉的声学性能，并且具有更为优异的发声稳定性。