給全球圓珠筆裝上“中國芯”

曼曼

很多人可能不知道，我們?nèi)粘Ｓ玫膱A珠筆筆尖，竟然不是國貨。3000多家制筆企業(yè)、20余萬從業(yè)人口……我國是當(dāng)之無愧的制筆大國，但卻面臨著核心技術(shù)難以攻關(guān)、原材料高度依賴進口的尷尬局面。中國每年生產(chǎn)的400多億支圓珠筆，需要以每噸12萬元的價格進口1000多噸生產(chǎn)筆尖的鋼材，需要付出上億人民幣！經(jīng)過5年數(shù)不清的失敗，2016年9月，一家中國企業(yè)已生產(chǎn)出中國制造的筆芯，據(jù)悉相關(guān)產(chǎn)品也完成了6輪測試。這批直徑2.3毫米的不銹鋼鋼絲，可以驕傲地寫上“中國制造”的標(biāo)志，未來兩年有望完全替代進口銅絲。

小小筆尖高科技

你或許會問：我們連航天飛船、高鐵、原子彈這樣的高科技產(chǎn)品都造得出來，怎么會生產(chǎn)不了一個小小的圓珠筆筆尖？要知道圓珠筆在1895年就被發(fā)明了，我國生產(chǎn)圓珠筆的歷史從1948年至今也有60多年了。

其實別看這小小的筆尖，它的科技含量可不低。圓珠筆筆尖用鋼分為筆尖球珠和球座體兩個部分。其中，直徑0.5～1毫米的碳化鎢球珠，我國不僅可以滿足國內(nèi)生產(chǎn)需要，還大量出口海外。但直徑2.3毫米球座體的技術(shù)，長期以來都是國外企業(yè)的核心機密。

據(jù)專家介紹，一個小小的圓珠筆尖，其實需要20多道工序。筆頭里面有不同高度的臺階和多條引導(dǎo)墨水的溝槽，加工精度要達(dá)到千分之一毫米的數(shù)量級。筆頭的關(guān)鍵部位，比如碗口，厚度僅有0.3～0.4毫米，其尺寸精度都是在2個微米，它的表面粗糙度要求在0.4微米，加工時既要容易切削，還不能開裂，這對原材料鋼材性能提出極為苛刻的要求。由于國產(chǎn)的不銹鋼無法適用，制筆企業(yè)不得不從日本進口易切削不銹鋼線材，進而導(dǎo)致與之相匹配的墨水也要從德國、日本等國進口。

裝上“中國芯”

那么，為啥過去我國的鋼鐵企業(yè)不研發(fā)圓珠筆筆尖專用鋼呢？這是因為相對于鋼鐵產(chǎn)業(yè)，制筆是個體量很小的行業(yè)。比如，一家鋼鐵廠一天的產(chǎn)量，可能就夠制筆行業(yè)消化一年。對鋼廠而言，這點利潤微不足道，也沒動力去搞研發(fā)生產(chǎn)，而制筆企業(yè)也沒有足夠的力量，所以完全依賴進口。

為了給數(shù)百億支圓珠筆安上“中國芯”，我國早在2011年就開啟了這一重點項目的攻關(guān)。鋼材要制造筆頭，必須用很多特殊的微量元素，把鋼材調(diào)整到最佳性能，微量元素配比的細(xì)微變化都會影響著鋼材質(zhì)量，這個配比找不到，中國的制筆行業(yè)永遠(yuǎn)都需要進口筆尖鋼。經(jīng)過5年數(shù)不清的失敗，2016年9月，我國的科研人員在電子顯微鏡的幫助下終于看到了期盼已久的筆尖鋼，試驗取得成功。大規(guī)模煉鋼十多次后，第一批切削性好的鋼材終于出爐了。這批直徑2.3毫米的不銹鋼鋼絲，可以驕傲地寫“中國制造”的標(biāo)志了。未來兩年，有望為數(shù)百億支國產(chǎn)圓珠筆安上“中國芯”。小小圓珠筆除了解決我們知道的“筆尖進口”到自產(chǎn)的問題，還蘊含哪些高科技呢？

可被擦掉的筆跡

從常識來講，圓珠筆寫出的字是不能擦掉的。與鉛筆靠在紙面上浮著的石墨來顯現(xiàn)字跡不同，寫字的時候，圓珠筆的油墨已經(jīng)浸染到了紙里面，因此，橡皮是無法把油墨卷起來擦除的。

我們知道，最初圓珠筆是使用油性墨水。寫字的時候，油性圓珠筆的筆油受重力作用流下來，依靠筆頭上轉(zhuǎn)動的鋼珠帶出，在紙上留下筆跡。但由于筆油的黏度太高，寫出的字很容易出現(xiàn)斷點，書寫很不順暢。這時，水性筆應(yīng)運而生。水性圓珠筆的墨水被紙吸收，類似毛細(xì)血管現(xiàn)象。我們可以利用墨水容易被吸出來的特點來寫字，同時不必?fù)?dān)心出現(xiàn)斷點。書寫起來手感好，而且不管往哪個方向?qū)懚己芰鲿常@么多的優(yōu)點讓它很快流行開來。美中不足的是，墨水容易洇開，一旦紙被水打濕，寫在上面的字就無法辨認(rèn)。解決了這一問題的圓珠筆就是中性筆。普通油墨中性化（變得黏稠、有彈性）后通常黏度很高，而且這種油墨具有受力之后黏度降低的性質(zhì)。中性筆雖然跟油性圓珠筆一樣利用的是重力作用，但是利用中性油墨受力黏度會降低這種性質(zhì)，筆珠轉(zhuǎn)動產(chǎn)生壓力，墨水黏度降低，產(chǎn)生像水性圓珠筆一樣的流暢書寫體驗。隨后，墨水涂到紙上，黏度再次升高，也就沒有了洇開的后顧之憂，簡直是油性筆同水性筆的完美結(jié)合。

既然如此，可擦圓珠筆又是怎么回事呢？目前市面上的可擦圓珠筆，秘密全都藏在了它的特殊墨水里。通常，我們的墨水里有著色劑（染料、顏料等），里面混合著很多粒子。可擦除墨水里面不僅有單純的染色粒子，還有無數(shù)微米大小的膠囊。膠囊（微小容器）里面有發(fā)色劑、顯色劑、變色溫度調(diào)整劑等。發(fā)色劑和顯色劑結(jié)合后顏色會顯現(xiàn)出來，平常我們用的圓珠筆就是這樣顯現(xiàn)出顏色的。但是，如果用筆的尾部（后端）的橡膠來擦紙上的筆跡，筆跡就會消失。這是利用摩擦生熱的原理將局部溫度升高，一旦溫度達(dá)到65%以上，變色溫度調(diào)整劑就會阻止發(fā)色劑和顯色劑的結(jié)合，顏色也就慢慢消失了。

圓珠筆影響環(huán)境生態(tài)

在人們的眼里，圓珠筆就是不值錢的書寫工具，也就不再珍惜。圓珠筆因為使用方便，不需要吸水，圓珠筆比鋼筆的使用率要高得多，而且使用量特別大。在購買圓珠筆時，基本上都是到市場上一買一大包。雖然也有筆芯出售，可是看看還有多少人會更換筆芯？基本上都是直接將筆桿和筆芯一起丟掉，現(xiàn)在的圓珠筆無疑走了一次性筷子的老路。殊不知圓珠筆的原材料是塑料，而塑料的危害是巨大的。當(dāng)我們已經(jīng)習(xí)慣于“用完即扔”時，這些圓珠筆也就成了下一個“一次性筷子”，成了危害生態(tài)的元兇。所以，為了保護環(huán)境一方面要求我們盡量減少圓珠筆的使用；另一方面盡量給用完墨水的圓珠筆更換筆芯，而不是整體丟掉。

（責(zé)任編輯：曹偉 責(zé)任校對：司明婧）