本文轉載自公眾號「把科學帶回家」（ID：steamforkids）
來源 BIC 等
編譯 七君
2017年，新華網報導，太原鋼鐵終於研發出了自己的原子筆筆頭不鏽鋼鋼材。在此之前，我國的原子筆頭鋼材（就是筆尖的金屬部分）都是依賴進口。
小小原子筆，難道也暗藏著這麼大的學問麼？
原子筆的工作原理是這樣的，筆尖的球珠轉動，裡面的墨水被帶出來。聽起來很簡單，但是球珠必須要恰好卡在球座裡面，不會掉出來，也不會在使用時陷進去，讓墨水亂流。筆尖本身也要耐用，不然沒寫幾下，或者摔幾下，原子筆可能就壞了。
世界上第一支原子筆，是在二戰前發明的。雖然原子筆在我們的時代是一種廉價的文具，但是它剛剛誕生的時候，卻是一種奢侈品呢。
1945年，美國企業家 Milton Reynolds為了銷售他家的原子筆 Reynolds Rocket，用了《紐約時報》的一整頁版面來宣傳他的原子筆，他說自家的原子筆「超級棒，是原子時代的奇蹟」，寫2年都不用加墨水，不管是在2萬英尺的天上還是在 「阿留申群島最偏遠的浮冰上」都能使。
Reynolds Rocket 的雜誌廣告
可能是因為 Reynolds 的宣傳，在1946年就引進了原子筆的我國一開始把這種新興寫字工具叫做「原子筆」。
宣傳攻勢的2天後，也就是1945年10月29日，Reynolds的售價為12.5美金的原子筆上市了。當時的12.5美金是什麼概念呢？相當於現在的167美金，也就是約1200元。
儘管如此，開售的第一天，Reynolds的總價值12.5萬美金（相當於現在的1100萬元）的原子筆就被約5000名消費者搶購一空，警方不得不派出幾十個人在現場維持秩序。
後來，受到利潤的驅使，大量文具製造商開始生產原子筆，它的價格也一落千丈。但是，簡簡單單的原子筆裡，卻有很多你不知道的機關。
比如，你知道原子筆的圓珠硬，還是鑽石硬？原子筆按一次，為什麼會發出兩聲？每按一次，筆芯轉多少度，為什麼要這樣設計？
一起通過它的製造過程來看一看這些奇怪問題的答案吧。
原子筆廠用塑料製造筆的外殼——筆套，還有裝墨水的墨水囊。
造好以後，有一個機器把它們排成同一個方向。
接著有一個機器把0.8克的墨注入墨水囊。
相信你一直想知道，墨水筆筆芯的那坨透明的物質是什麼？
其實，那種物質叫做矽脂。矽脂是由矽油（矽氧烷）和增稠劑製成的密封膏狀物，主要功能是防止墨汁蒸發。
最後，在筆芯上加個蓋。筆芯就完工了。
在另一邊，機器用不鏽鋼製造球座，也就是筆尖那部分。球座一般使用高檔不鏽鋼製造的，可以承受持續的磨損。
球座被打了一個1 毫米左右粗細的洞。接著，球座被壓成錐形。
另一個機器在球座裝球珠的地方切出5個細微的小洞——引墨溝槽，這樣墨汁就可以沿著這5個小洞流到球珠上。
看，這就是在球座裡的5個引墨溝槽和人類頭髮直徑的對比。引墨溝槽要達到千分之一毫米的加工精度。看到這裡，你就能體會筆尖技術的難度了吧。
然後，直徑恰好是1毫米的球珠被卡入球座裡。
球珠一般是用碳化鎢製造的。碳化鎢是一種硬度極高的材料（莫氏硬度為9），經常被用來製造切割機。
你知道嗎，世界上銷量最大的原子筆 Bic Crystal 的製造企業，同時也是最古老的原子筆製造商之一——比克（BIC）公司介紹，原子筆球珠的硬度和鑽石相近。
原子筆的關鍵技術——球珠的發明，根據它的發明者——匈牙利記者 László Jozsef Biro 的說法，是受到了彈珠的啟發。
現代原子筆發明人，匈牙利記者 László Jozsef Biro
Biro 說，他在街上走的時候，看到了男孩打的彈珠經過溼漉漉的小水塘，然後蘸著水滾出了一條長長的印跡，給他帶來了靈感。
做好的球座被插入墨水囊裡。
掃描儀對每支筆的長度和球珠進行質量檢測，丟掉不合格的壞傢伙。
工廠還會隨機抽取樣本，進行氣壓試驗，確認球珠的運動是否正常，寫字的時候是不是會卡住。
質量OK的話，這批次就可以裝上筆套了。
現在，筆芯被放入一個離心機裡，離心力使得墨汁被甩到筆尖，同時消除墨汁裡的空氣。你寫的第一筆就有墨，是因為這個步驟哦！
然後，每支筆芯都要進行書寫測試。
上面圖片裡的藍光是一個傳感器產生的，如果它檢測到任何異常，就會把有問題的筆芯丟掉。
通過檢測的筆芯就可以和塑料外殼組裝起來了。
能夾到衣服袋子上的那個部分，叫做筆夾，是用鍍鉻彈簧鋼製造的，這種材料不容易變形。
筆套被倒轉過來，放入按動組件，就是可以把筆尖按出來的那個內部機構。
按動組件
首先是按頭，就是你作業做不出的時候咔噠咔噠按的那個按鈕。
然後是轉輪和按杆。按頭、轉輪和按杆組成了按動組件。
你不知道吧，按動組件每轉一次，會使筆芯旋轉45度，這樣筆尖才不會因為總是用一個角度書寫而扭曲變歪。
為什麼是45度？注意到了麼，把筆尖按出來是咔噠2聲，按回去也是咔噠2聲。180除以4正好是45度。實際上，每當你把筆尖按出來一次，筆尖就轉動了90度，按回去的時候，筆尖又轉了90度。
下面的動圖是具體的過程。
筆尖按出來的過程
筆尖按回去的過程
這個按動組件是派克公司（Parker）的66人團隊設計的，市面上四分之三的按壓式原子筆採用的都是這種設計。
接著，筆芯就被裝進去了，筆尖朝上。
然後需要裝入一個小彈簧——芯簧。芯簧的功能是為了讓你咔噠按筆的時候，按動組件能固定住（見上方動畫）。
下一步把筆套加上。
然後有一個機器測試每支原子筆是不是能順利地咔噠咔噠，這一步還可以保證原子筆的筆頭都縮回去了。
工廠還會隨機抽樣幾支筆進行耐久性測試，每支筆要按頭10萬次。這家工廠的原子筆可以連續寫4千米。
對了，掌握著球座製造工藝秘密之一的老牌原子筆製造企業比克，很早以前叫...Bich——碧池。
因為發明製造了世界上第一支便宜好用的原子筆 Bic Crystal 的人，也就是比克的創始人叫做 Marcel Bich。
Bic Cristal
Bich 先生是個對英文不太靈光的法國人，所以就憨溝溝地用了自己的大名當作品牌名。後來經過英國人提醒以後，才把這個引人聯想的名字改成 Bic 的。
最後，原子筆有驅蚊功能哦！你肯定不知道吧。
原子筆墨裡常用的油性物質之一，是有機化合物苯氧乙醇（Phenoxyethanol）。苯氧乙醇是一種驅蟲劑，防蚊液和蚊香裡的有效成分就包括它。所以你可以在家做下面這個有趣的試驗。
抓一隻小蟲，比如螞蟻或者三葉蟎（Bryobia praetiosa）來，用原子筆畫一個圈，就可以利用原子筆裡的苯氧乙醇把小蟲封印在裡面。
三葉蟎：(//Д//)
螞蟻：( >﹏<。)
但是別抓白蟻，因為原子筆裡的苯氧乙醇是白蟻追尋的蹤跡物質。你不想引蟻入室吧。
原來在夏天沉迷於寫作業的孩紙，會受到原子筆大神的庇佑而不會被蚊子咬呢。
( ° °)
圖片非特別註明均來自網絡。
為保護原創，參考資料儲存於石墨：
https://shimo.im/docs/3dROwKURSCQ9GPYu/
來源：把科學帶回家
編輯：Quanta Yuan