這些原子筆按墨水類型可分為油性、中性、水性 3 類，
但工作原理都一樣，裡面的筆芯存有墨水，在重力作用下會通過筆尖內的溝槽附著在一顆球珠表面，球珠在球座中的旋轉就會將墨水轉移到紙上形成筆跡。
在這個過程中，墨水成分和筆尖設計的微妙差異都會帶來完全不同的書寫體驗，那麼怎樣才能讓原子筆寫起來如絲般流暢順滑？
原子筆誕生於 1943 年，
傳統上用的是油性墨水，主要採用苯甲醇這類油狀液體作溶劑再添加色素，跟蜂蜜一樣粘稠，稱為油筆。
1979 年，日本的三菱鉛筆公司發明的原子筆首次使用了水性墨水，
以水作溶劑再添加色素，跟毛筆墨水差不多；
五年後，櫻花公司發明的原子筆則使用了中性墨水，
大致是在水性墨水基礎上添加了增稠劑，讓墨水呈凝膠狀，粘度介於油性和水性之間。
自從水性、中性筆發明後，油筆就被中國人迅速拋棄，但今天的歐美國家卻仍偏愛油筆，這是為什麼？
主要是因為文字，歐美國家的拉丁字母，弧線多，使用粘度高、滑溜溜的油性墨水寫起來更順暢；
而中國的漢字筆畫繁瑣，且有許多直角的轉折，使用粘度低、摩擦感較強的水性、中性墨水更容易寫出漢字的筆鋒。
這類使用水性、中性墨水的原子筆在今天的中國被統稱為中性筆，
而中性筆要想寫的舒服，關鍵在於墨水和筆尖。
墨水可分為染料墨水和顏料墨水。前者的著色劑主要以單分子形式溶於墨水，
生產過程簡單，但缺點是寫出來的字一旦遇水，著色劑會再次溶解，造成嚴重的暈染。且在光線作用下，染料分子的化學鍵可能斷裂，使墨水褪色。
而顏料墨水防水性則強得多，從成分上看，顏料墨水的著色劑是高度粉碎後的固體顆粒，比如炭黑，顏料顆粒本身就不溶於水，還會利用分散劑再包裹上一層樹脂成分，形成懸濁液形式的墨水。
寫出來的字即便遇水，顏料顆粒也不會溶解，且由於樹脂層的保護，相比染料墨水保存得也更久。
相比墨水，筆尖的結構設計對書寫體驗的影響更大。
在中性筆上我們可以看到 1.0、0.7、0.5、0.28 這些數值，
通常指的是筆尖球珠的直徑，單位是毫米。
由於和紙張的接觸面積非常小，這些球珠在書寫時承受的壓強相當於一隻大象站在高爾夫球上旋轉，所以需要一種極為堅硬的材料，
通常是碳化鎢，莫氏硬度 9 級，接近鑽石，它的另一種用途是製造穿甲彈的彈芯。
此外，球珠和球座的加工必須非常精確，兩者間隙如果太小，球珠滾動不暢容易刮壞紙張，
間隙太大則容易積墨。
這種微米級別的製造工藝難度極高，中國每年生產 400 億支原子筆，佔全球總量的 80% ，但長期以來，筆尖的生產設備只能依賴進口。
比如這臺瑞士生產的高精度工具機——米克朗 LX-24 ，
可用於生產筆尖，將直徑約 2.3mm 的不鏽鋼線材裁切成圓柱，
經過鑽孔、擴孔、鏜孔、衝槽、車倒角圓角、安放球珠、收口、壓珠等 12 道工序即可完成一隻筆尖，
球座內孔加工誤差小於 2 微米，每分鐘可生產 300 只筆尖。
國內幾乎所有廠商都只能靠這臺設備生產筆尖，直到 2014 年，真彩文具通過仿製 LX-24 研發出 COREX 工具機，才實現了自主生產，且售價還比瑞士工具機便宜約 150 萬。
除了設備，筆尖的材料也不好搞。
造筆尖的不鏽鋼必須通過添加碳、矽、錳等元素在精細加工時實現容易切削，又不會開裂的特性，
國內廠商主要靠日本進口，尤其是下村特殊精工的 SF20T 不鏽鋼，一直處於壟斷地位。
2016 年，太原鋼鐵終於生產出合格的筆尖鋼，這才讓中國人能用上真正的國產筆。
但要想造出高端中性筆，這還遠遠不夠，日本的制筆巨頭早在上世紀 90 年代就玩出雙珠系統、三點承託、筆尖彈簧等各種花樣，
這些特殊構造的筆尖，對工藝的要求也更高，一支筆可以賣 5~10 元，毛利率可達 50% 以上。
而國內廠商最初靠仿製日本中性筆起家，如今每支筆的價格多在一兩元。
中國最大的制筆企業晨光，2018 年賣筆的毛利率約 34%，相比日本筆是低了點，但薄利多銷一年也能賺到 6.7 億。
不過，對課業繁重的中小學生來說，不論日本筆還是國產筆，只有配上這臺 888 元的仿生寫字機器人，才能真正寫出有靈魂的暑假作業。
(本文轉載自回形針PaperClip)