给全球圆珠笔装上“中国芯”

曼曼

很多人可能不知道，我们日常用的圆珠笔笔尖，竟然不是国货。3000多家制笔企业、20余万从业人口……我国是当之无愧的制笔大国，但却面临着核心技术难以攻关、原材料高度依赖进口的尴尬局面。中国每年生产的400多亿支圆珠笔，需要以每吨12万元的价格进口1000多吨生产笔尖的钢材，需要付出上亿人民币！经过5年数不清的失败，2016年9月，一家中国企业已生产出中国制造的笔芯，据悉相关产品也完成了6轮测试。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝，可以骄傲地写上“中国制造”的标志，未来两年有望完全替代进口铜丝。

小小笔尖高科技

你或许会问：我们连航天飞船、高铁、原子弹这样的高科技产品都造得出来，怎么会生产不了一个小小的圆珠笔笔尖？要知道圆珠笔在1895年就被发明了，我国生产圆珠笔的历史从1948年至今也有60多年了。

其实别看这小小的笔尖，它的科技含量可不低。圆珠笔笔尖用钢分为笔尖球珠和球座体两个部分。其中，直径0.5～1毫米的碳化钨球珠，我国不仅可以满足国内生产需要，还大量出口海外。但直径2.3毫米球座体的技术，长期以来都是国外企业的核心机密。

据专家介绍，一个小小的圆珠笔尖，其实需要20多道工序。笔头里面有不同高度的台阶和多条引导墨水的沟槽，加工精度要达到千分之一毫米的数量级。笔头的关键部位，比如碗口，厚度仅有0.3～0.4毫米，其尺寸精度都是在2个微米，它的表面粗糙度要求在0.4微米，加工时既要容易切削，还不能开裂，这对原材料钢材性能提出极为苛刻的要求。由于国产的不锈钢无法适用，制笔企业不得不从日本进口易切削不锈钢线材，进而导致与之相匹配的墨水也要從德国、日本等国进口。

装上“中国芯”

那么，为啥过去我国的钢铁企业不研发圆珠笔笔尖专用钢呢？这是因为相对于钢铁产业，制笔是个体量很小的行业。比如，一家钢铁厂一天的产量，可能就够制笔行业消化一年。对钢厂而言，这点利润微不足道，也没动力去搞研发生产，而制笔企业也没有足够的力量，所以完全依赖进口。

为了给数百亿支圆珠笔安上“中国芯”，我国早在2011年就开启了这一重点项目的攻关。钢材要制造笔头，必须用很多特殊的微量元素，把钢材调整到最佳性能，微量元素配比的细微变化都会影响着钢材质量，这个配比找不到，中国的制笔行业永远都需要进口笔尖钢。经过5年数不清的失败，2016年9月，我国的科研人员在电子显微镜的帮助下终于看到了期盼已久的笔尖钢，试验取得成功。大规模炼钢十多次后，第一批切削性好的钢材终于出炉了。这批直径2.3毫米的不锈钢钢丝，可以骄傲地写“中国制造”的标志了。未来两年，有望为数百亿支国产圆珠笔安上“中国芯”。小小圆珠笔除了解决我们知道的“笔尖进口”到自产的问题，还蕴含哪些高科技呢？

可被擦掉的笔迹

从常识来讲，圆珠笔写出的字是不能擦掉的。与铅笔靠在纸面上浮着的石墨来显现字迹不同，写字的时候，圆珠笔的油墨已经浸染到了纸里面，因此，橡皮是无法把油墨卷起来擦除的。

我们知道，最初圆珠笔是使用油性墨水。写字的时候，油性圆珠笔的笔油受重力作用流下来，依靠笔头上转动的钢珠带出，在纸上留下笔迹。但由于笔油的黏度太高，写出的字很容易出现断点，书写很不顺畅。这时，水性笔应运而生。水性圆珠笔的墨水被纸吸收，类似毛细血管现象。我们可以利用墨水容易被吸出来的特点来写字，同时不必担心出现断点。书写起来手感好，而且不管往哪个方向写都很流畅，这么多的优点让它很快流行开来。美中不足的是，墨水容易洇开，一旦纸被水打湿，写在上面的字就无法辨认。解决了这一问题的圆珠笔就是中性笔。普通油墨中性化（变得黏稠、有弹性）后通常黏度很高，而且这种油墨具有受力之后黏度降低的性质。中性笔虽然跟油性圆珠笔一样利用的是重力作用，但是利用中性油墨受力黏度会降低这种性质，笔珠转动产生压力，墨水黏度降低，产生像水性圆珠笔一样的流畅书写体验。随后，墨水涂到纸上，黏度再次升高，也就没有了洇开的后顾之忧，简直是油性笔同水性笔的完美结合。

既然如此，可擦圆珠笔又是怎么回事呢？目前市面上的可擦圆珠笔，秘密全都藏在了它的特殊墨水里。通常，我们的墨水里有着色剂（染料、颜料等），里面混合着很多粒子。可擦除墨水里面不仅有单纯的染色粒子，还有无数微米大小的胶囊。胶囊（微小容器）里面有发色剂、显色剂、变色温度调整剂等。发色剂和显色剂结合后颜色会显现出来，平常我们用的圆珠笔就是这样显现出颜色的。但是，如果用笔的尾部（后端）的橡胶来擦纸上的笔迹，笔迹就会消失。这是利用摩擦生热的原理将局部温度升高，一旦温度达到65%以上，变色温度调整剂就会阻止发色剂和显色剂的结合，颜色也就慢慢消失了。

圆珠笔影响环境生态

在人们的眼里，圆珠笔就是不值钱的书写工具，也就不再珍惜。圆珠笔因为使用方便，不需要吸水，圆珠笔比钢笔的使用率要高得多，而且使用量特别大。在购买圆珠笔时，基本上都是到市场上一买一大包。虽然也有笔芯出售，可是看看还有多少人会更换笔芯？基本上都是直接将笔杆和笔芯一起丢掉，现在的圆珠笔无疑走了一次性筷子的老路。殊不知圆珠笔的原材料是塑料，而塑料的危害是巨大的。当我们已经习惯于“用完即扔”时，这些圆珠笔也就成了下一个“一次性筷子”，成了危害生态的元凶。所以，为了保护环境一方面要求我们尽量减少圆珠笔的使用；另一方面尽量给用完墨水的圆珠笔更换笔芯，而不是整体丢掉。

（责任编辑：曹伟 责任校对：司明婧）