審核專(zhuan) 家：程傑

華秦儲(chu) 能技術有限公司中級機械工程師

即拿即寫(xie) ，不怕漏水也不怕筆尖幹掉，更不用臨(lin) 時磨墨或者用小刀削出筆尖，甚至還可以在大部分材質的表麵寫(xie) 字……不得不說，圓珠筆的出現給人類的書(shu) 寫(xie) 工作帶來了極大的便利。

來源丨360圖片

一按一出“哢噠”兩(liang) 聲之後，寫(xie) 字畫圖都隨你。不過你有沒有注意到按動圓珠筆時它會(hui) “叫”兩(liang) 次呢？突然聽到這個(ge) 問題，大家是不是已經在大腦中開始思考了呢？在最終揭曉答案之前，先讓我們(men) 了解一下看似不起眼，但擁有很多“背景”的圓珠筆吧。

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圓珠筆原來是記者的發明

圓珠筆出現之前，人們(men) 的書(shu) 寫(xie) 工作主要靠鋼筆和鉛筆。然而傳(chuan) 統的書(shu) 寫(xie) 工具也有一定的缺陷：當時的鋼筆容量有限，將墨水晾幹也需要時間，使用時還會(hui) 有大量墨漬泄漏，清洗不易。而鉛筆不僅(jin) 容易變鈍、斷裂，字跡還容易被擦除。

鉛筆，圓珠筆和鋼筆 來源丨360圖片

“天下苦無筆久矣”，尤其是對於(yu) 隨時隨地都需要進行速記的記者更是如此。在人們(men) 想要研發出一種新型的書(shu) 寫(xie) 工具的情況下，圓珠筆就應運而生了。

圓珠筆的雛形是由美國人約翰·勞德於(yu) 1888年開發完成的，當時他為(wei) 了做出能在皮革等粗糙表麵上書(shu) 寫(xie) 的筆，在筆尖中加入了旋轉的圓珠。不過由於(yu) 技術不夠成熟，圓珠不能靈活地在筆尖中旋轉，導致書(shu) 寫(xie) 很難順暢完成，雖然可以在皮革表麵書(shu) 寫(xie) ，但在普通紙張上書(shu) 寫(xie) 反而變得不順暢，同時還會(hui) 漏水，所以沒能實現大規模使用。

那第一支比較實用的圓珠筆是什麽(me) 時候被發明出來的呢？這就要誇讚一下“大功臣”比羅·拉斯洛了，他是匈牙利的記者，也是世界上第一支真正圓珠筆的發明者。

當時的記者全靠紙筆記錄，而當時書(shu) 寫(xie) 不暢、存墨有限的鋼筆記錄新聞十分困難。有一天，他發現印刷廠的油墨幹得較快，便有了把油墨放進筆裏書(shu) 寫(xie) 的靈感。由此，拉斯洛發明了第一支叫“油溶筆”的圓珠筆。

比羅·拉斯洛和他的圓珠筆的廣告

來源丨維基百科

到了二戰時期，圓珠筆技術得到了進一步的提升。改進後的圓珠筆采用了油性滲透原理，把油溶性顏料當作墨水，在大氣壓力和油墨重力的共同作用下筆芯中的油墨會(hui) 通過油管流到筆頭的小鋼珠座裏，隨著鋼珠的滾動可以黏附在紙上。

圓珠筆書(shu) 寫(xie) 的特寫(xie)

來源丨維基百科

之後，他將圓珠筆技術不斷改進，形成了比較完整的圓珠筆設計方案，還將自己的發明提供給了英國政府，首批商業(ye) 化圓珠筆就此出現。

後來，法國Bic文具公司買(mai) 下圓珠筆專(zhuan) 利，並對其進行“親(qin) 民化”改造，大大降低了成本。圓珠筆很快成為(wei) 了主流的書(shu) 寫(xie) 工具。

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小小圓珠筆竟是大工程？

通過上麵的介紹，大家應該能感受到圓珠筆從(cong) “出生”到“長大”實屬不易了吧？

接下來，我們(men) 再了解一下看似簡單的圓珠筆到底蘊含了多少的技術。

首先我們(men) 看一下筆頭的材料構成。隨著技術的不斷更新迭代，目前的圓珠筆分為(wei) 油性圓珠筆和水性圓珠筆。油性圓珠筆頭的圓珠通常采用黃銅、鋼或碳化鎢等材料；水性圓珠筆頭的圓珠常用材料就是不鏽鋼、硬質合金或氧化鋁等。

圓珠筆尖的結構 來源丨360圖片

然後是圓珠筆的書(shu) 寫(xie) 原理：它利用油墨的自重，通過筆尖中筆珠的運動，油墨會(hui) 從(cong) 筆珠凹槽中流出，隨之轉移到書(shu) 寫(xie) 介質表麵。這個(ge) 過程需要球珠剛好卡在球座裏，並且不會(hui) 掉出也不會(hui) 陷進去，墨水不會(hui) 隨意流動。同時還要保證筆尖的耐用，這可不容易。

還有，就是圓珠筆的製作工藝。眾(zhong) 所周知，圓珠筆最關(guan) 鍵的地方就是筆頭。小小的筆頭被放大1.5萬(wan) 倍之後，可以很清楚地看到裏麵是環形台階狀的結構，5條光滑的導墨溝槽分布在頂端的最狹小處，還有一顆小小的球珠，正是因為(wei) 它可以隨意轉動，圓珠筆才能這麽(me) 順暢地書(shu) 寫(xie) 。

圓珠筆尖 來源丨360圖片

筆頭製作真的很難嗎？這樣一個(ge) 小小的筆頭，不僅(jin) 需要20多道工序來完成，製作工藝還十分複雜。

筆頭放置球珠需要一個(ge) 碗口狀的結構，而這個(ge) 碗口的壁厚最薄之處隻有0.03毫米，相當於(yu) A4紙的三分之一，精度要達到0.001毫米；光滑的導墨槽寬度也隻有0.08毫米，精度也要達到0.001毫米。看到製作數字恐怖的精細程度，你應該就知道筆頭製作之艱難。

來源丨360圖片

最後，也是大家最關(guan) 心的地方，為(wei) 啥按動筆頭總會(hui) 響兩(liang) 聲呢？這裏就涉及到圓珠筆的另一個(ge) 核心技術了。

我們(men) 用圓珠筆書(shu) 寫(xie) 時會(hui) 先按下按鈕，此時，推杆和凸輪被向下推動到筆筒中，凸輪的頂部會(hui) 降到固定止動件的下方，與(yu) 推杆保持接觸。

由於(yu) 凸輪上表麵和推杆下表麵都是斜麵，而且凸輪在徑向沒有限製，可以旋轉，而推杆被止動件限製旋轉，隻能沿軸向滑動。

受軸向彈簧力的作用，凸輪上表麵沿推杆的下表麵向斜上方滑動。同時凸輪開始旋轉，直到碰到推杆表麵，此時凸輪旋轉了45°，這是個(ge) 很快速的扭動動作。

再次鬆開按鈕時，推杆和塑料筆管之間的彈簧會(hui) 把按鈕推到筆的頂端，推杆的下端會(hui) 離開凸輪，凸輪再次旋轉45°，直到擊中止動件停止，這是筆的第二次按動。最後，完全鬆開按鈕，凸輪依舊是鎖定的狀態，不能上下移動，就可以寫(xie) 字了。

按動式圓珠筆的結構原理

來源丨知乎

還有一個(ge) 你不知道的“小秘密”！按動組件轉動一次，筆芯會(hui) 旋轉45°，這樣筆尖就不會(hui) 因為(wei) 書(shu) 寫(xie) 角度的固定而變歪。

聽說筆尖的製作技術我們(men) 還沒有掌握？在過去的認知中，我們(men) 得知筆尖鋼的加工精度很高，對於(yu) 不鏽鋼原材料有極高的性能要求，鋼材的強韌度要保持合理區間是很有難度的。

這樣說是沒錯，但都是以前的事了，我們(men) 的國產(chan) 筆頭現在早已經研製成功，並已實現商用應用，從(cong) 製作球珠的鋼材到製作圓珠筆的機器，我國由最基礎的一步步做起。經過不懈的努力，核心技術早已被攻克。毫不誇張地說，我國不僅(jin) 有生產(chan) 合格筆頭的能力，而且技術水平處於(yu) 世界前列。

筆尖的特寫(xie) 來源丨維基百科

小筆頭也是有“大智慧”的，是不是感覺對圓珠筆有了更深的了解？快把方便的圓珠筆用起來吧~

來源：數字北京科學中心

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