Page 107 - 《摩擦学学报》2021年第2期

252 摩 擦 学 学 报 第 41 卷

application were chosen in this study. Two kinds of liquid-solid processes, i.e. melting-solidification and solvent-
evaporation, were utilized to fabricate rosin coating and rosin bulk material. The tribological properties of the rosin
coatings and rosin bulk material were evaluated on a reciprocating tribo-meter with a ball-on-disk configuration.
Findings indicated that the data of the tribological property for rosin coating by solvent-evaporation were good in term of
repeatability. The tribogical properties of rosin were characterized as friction reduction, stick-slip, and dust wear. These
were related to process of coating and bulk material, thickness of rosin coating, and counterpart material.
Key words: rosin; violin; tribological property; stick-slip; dust wear

从微观尺度到宏观尺度，黏滑现象都是摩擦学最 摩擦学研究成为可能.
基础的研究内容之一，消除黏滑现象与利用黏滑现象 基于此，本论文中以几种提琴类乐器用松香为研
均有重要的实际应用价值. 就摩擦致发声而言，强化 究对象，初步讨论了以常规摩擦磨损试验机评价松香
黏滑现象则为提琴类乐器的发声提供了物理基础 [1-2] ； 摩擦学特性的方法，采用热熔法和溶剂法制备了松香
相反地，抑制或消除黏滑现象可以降低或消除列车轮/ 涂层和松香块体材料，并考察了其在室温下的摩擦学
[3]
轨、汽车制动等导致的摩擦噪音 . 在提琴类乐器的演 特性，旨在为松香摩擦学特性研究打下试验的基础.

奏中，琴弓与琴弦组成了1个摩擦副；理论与实践告诉
1 提琴类乐器用松香及其摩擦学分析
我们：必须在琴弓上涂抹松香以增加琴弓与琴弦间的
摩擦力，产生黏滑现象，方可使得琴弦产生自激振动， 1.1 提琴类乐器用松香的种类与特点
并在适当的条件下形成Helmholtz角运动，从而才能发 尽管提琴类乐器用松香的品牌众多(Pirastro、
出美妙的乐音 [1-2] . 迄今为止，就提琴类乐器而言，尚无 Andrea等)、种类众多(小提琴、中提琴、大提琴、低音提

松香的替代品. 琴有各自专用的松香)以及色彩各异(出于美学的考
然而，目前人们对松香的摩擦学特性知之甚少， 虑)，但其摩擦学功能均为擦涂弓毛以及激励弓毛与
相关文献非常有限. 作为物理学家和提琴演奏者， 弓弦间的黏/滑现象. 商品提琴类用松香一般为圆块状
J Woodhouse与其合作者研究了松香的摩擦学特性 [4-6] ， 或者方块状，用细布包裹. 提琴演奏家往往以松香的
并期望通过对松香黏/滑特性的建模，从而实现对提琴 “软硬”、“粉末的粗细”、“黏性”等描述性的语言说明
[7]
类乐器演奏性的优化 . 通过有限的试验，J Woodhouse 各种松香的差别.
与其合作者先后用熔化模型 、塑性屈服模型 和剪切 从化学的角度看，提琴类乐器用松香是以枞酸及
[4]
[4]
带模型 讨论了松香的摩擦学行为背后的机理. 需要 其异构体为主成分的混合物，其具体成分与原材料产
[5]
指出的是，J Woodhouse采用的试验是基于弓弦乐器 地、制备工艺等密切相关 [8-9] ；可溶于有机溶剂，对水分
[10]
的特殊摩擦学试验架构，其摩擦学数据是常规摩擦磨 (湿度)有一定的敏感性 . 从材料学的角度看，提琴类
损试验机所不能够得到 [4-6] . 文献[4-6]中所使用的试验 乐器用松香是一类非晶材料，没有固定的熔点，其流
架构，仅以原型机的形式存在，其他的摩擦学家也很 变学行为非常有趣，如黏度随着温度的升高而急剧下
[4] [4]
难复制出这样的试验装置，并使得数据具有对比性. 降 等；在室温下，提琴类乐器用松香易碎和发生粉化 .

而基于广泛采用的摩擦学评价方式，尚未应用于松香 1.2 提琴类乐器用松香使用中的摩擦学过程及其
的摩擦学特性研究. 正因为如此，由于缺乏摩擦学家 系统分析

的广泛参与，与其他摩擦学领域相比，松香的摩擦学 1.2.1 提琴类乐器用松香使用中的摩擦学过程
研究进展缓慢. 在提琴类乐器用松香的使用过程中，有以下两个
松香摩擦学研究的意义不仅限于对提琴类乐器 涉及摩擦学的过程：(1)给琴弓的弓毛“打松香”，使得
[11]
的发声原理方面. 松香作为一类以枞酸类为主成分的 松香涂敷于琴弓的弓毛表面. 早期曾使用热熔的松香 ，
非晶物质，其微结构和流变学特性(如黏温特性等)比 而目前普遍采用的经验性方法为擦涂法，即将琴弓的
较独特，值得做进一步的摩擦学研究，而摩擦学试验 弓毛在松香块上反复擦涂数次即可[图1(a)]. 不“打松
用材料的制备、试验方法的建立、对试验现象的观察 香”的琴弓是无法用于演奏的. (2)在演奏时，松香在琴
以及对机理的认识均是大有裨益的. 商品摩擦磨损试 弓与琴弦间摩擦界面主导摩擦并被排出[图1(b)]. 如前
验机在普及性、通用性、重复性以及数据的可对比性 所述，涂有松香的琴弓的弓毛与琴弦间产生黏滑现
等方面有较大的优势，使得摩擦学家广泛参与松香的 象，赋予琴弦自激振动，并在适当的条件下(弓压、弓速