小時(shí)候期待開(kāi)學(xué)的原因之一,是又可以買新文具了。很多人不知道,看上去普普通通的文具,其實(shí)背后的技術(shù)并不普通。
圓珠筆之所以能流暢地出墨,是因?yàn)樵跁?shū)寫(xiě)的過(guò)程中,圓珠筆頭的小球珠在與紙張接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力作用下滾動(dòng),從而將筆芯中的油墨帶出,形成筆跡。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),圓珠筆頭的構(gòu)造就是將一個(gè)球珠嵌在球座體的頂端,使球珠能夠平滑地轉(zhuǎn)動(dòng),且不容易從球座體中脫落。這對(duì)球珠的要求可不簡(jiǎn)單。
圓珠筆頭的制造主要有三個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
首先,為了保證平滑的書(shū)寫(xiě)體驗(yàn),球珠與球座體之間的配合至關(guān)重要。球珠和球座體之間的間隙大約為5 微米。若間隙過(guò)小,墨水便不能順滑流出;若間隙過(guò)大,則會(huì)導(dǎo)致漏墨,甚至使球珠從筆尖上脫落。
其次,在書(shū)寫(xiě)過(guò)程中,由于筆尖上的球珠與紙張不斷摩擦,球珠與球座體之間的間隙會(huì)逐漸變大。久而久之,油墨容易從縫隙中漏出來(lái),影響書(shū)寫(xiě)。
再次,圓珠筆尖有極高的加工精度和裝配精度。筆尖內(nèi)有高低不平的臺(tái)階和引導(dǎo)墨水的導(dǎo)油槽,每個(gè)導(dǎo)油槽的加工精度誤差都要求不超過(guò)1 微米。
圓珠筆用的鋼材有一個(gè)專用名字——筆尖鋼。筆尖鋼需要有耐銹蝕的性能,以抵抗長(zhǎng)時(shí)間與墨水接觸的過(guò)程中溶劑等對(duì)球體的腐蝕。
圓珠筆球體的鋼材由碳、硅、錳、磷、銅、鎳等十余種元素組成,每種元素的含量不同。選擇哪些元素,每種元素使用多少,每種元素在什么時(shí)間加入等,都會(huì)對(duì)鋼材的性能產(chǎn)生影響。
長(zhǎng)期以來(lái),筆尖鋼的化學(xué)組成及技術(shù)參數(shù)掌握在日本、瑞士等國(guó)家的一些公司手中。
沒(méi)有技術(shù)支持,項(xiàng)目難度大,但我們還是攻克了這一技術(shù)難題,研發(fā)出國(guó)產(chǎn)筆尖鋼,并且在2017年實(shí)現(xiàn)了筆尖鋼國(guó)內(nèi)量產(chǎn)。從此,我國(guó)使用的筆尖鋼驕傲地打上了“中國(guó)制造”的標(biāo)志。
(選自“科普中國(guó)”,有改動(dòng))