张京

人们很早以前用树枝、石头等写字，用刀子刻字，后来有了毛笔、铅笔，再后来发明了钢笔。现在，钢笔也少见了，圆珠笔已经成为人们常用的书写工具。可你知道吗，看似平常的一支圆珠笔在笔尖上却隐藏着顶尖技术呢……

约翰·劳德是美国19世纪末的一名记者。约翰每天带着蘸水笔四处采访写稿，随身携带的蘸水笔使用非常不方便，不是墨水瓶倒了，就是蘸水笔滴墨弄脏了衣服或稿件。

为了避免使用蘸水笔的麻烦，约翰自己动手，制造了一种用滚珠做笔尖的书写工具，这就是圆珠笔的雏形。约翰很重视自己的发明，赶紧去专利局申请了专利，并且将这种书写工具命名为圆珠笔。

申请了专利之后，约翰又陆续手工制造了几支圆珠笔，分发给自己的记者朋友试用。可是约翰的圆珠笔在书写过程中经常漏墨，字迹不均匀，粗一笔细一笔，弄不好还黑一块，糊一片，很不理想。虽然申请了专利，却没有投入商业生产。

后来，一名匈牙利记者对约翰发明的圆珠笔很感兴趣，仔细研究之后，发现约翰的圆珠笔之所以漏墨，是水质墨水太稀造成的。于是，那名匈牙利记者改用报纸油墨代替水质墨水。这一改，圆珠笔漏墨的问题得到了较大的改善，圆珠笔的实用性大大增强，达到了可以正常使用的地步。这位匈牙利记者赶紧为他改进的圆珠笔申请了专利。

接下来，英国购买了那名匈牙利记者的圆珠笔专利，开始小批量生产圆珠笔。刚刚进入书写界的圆珠笔，成为书写工具中的“贵族”，一般人没有机会使用，只有英国皇家空军才能得到圆珠笔。当时圆珠笔是军用物资，特供专属。

第二次世界大战时，圆珠笔仍旧属于军用物资，不过使用圆珠笔的兵种从空军扩展到了其他兵種，陆军士兵也可以使用了。由于圆珠笔在军队中的广泛使用，加之它又有超强的书写能力，所以当时圆珠笔还有一个霸气的名字叫“原子笔”，寓意为笔中的“战斗笔”，书写性能无笔能敌。至今还有一些人把圆珠笔称为原子笔。

中国毛笔具有极其复杂的制作工艺。制造一支毛笔，要经过材料选择、脱脂、除绒、配料、梳洗、卷头等数十道工序。毛笔制作工序的产生与存在，标志着我国古代所具有的超强材料加工技术，这项技术是我国曾为技术强国的重要证据。

飞行员在天上飞行，需要携带书写工具时，最讨厌携带墨水钢笔。因为飞到天上后，环境气压变小，钢笔墨水腔的压力大于外部环境气压，墨水会喷溅出来，将飞行员的衣服喷脏。圆珠笔最早被飞行员使用，是因为它没有高空喷墨的缺陷。

关于圆珠笔的构造，大家大体是知道的，有些人还拆过圆珠笔。但是，许多人对圆珠笔的细节构造可能就比较陌生了，一般不知道圆珠笔尖是什么构造。

现在我们来拆解一个圆珠笔尖，通过了解结构弄明白圆珠笔的书写原理。

拆开来看，你会发现圆珠笔尖由两个核心部件组成。里面是一个金属球，外面就是包裹金属球的球座。金属球可以在球座里面任意旋转。

书写时，笔芯里的油墨流向笔头的球座里，黏附在球珠上，球珠与纸面直接接触产生的摩擦力，使球珠在球座内滚动带出油墨，在纸面上形成字迹。

圆珠笔的工作原理原来这么简单呀！是的，按照上面介绍的工作原理，是可以手工制作一支圆珠笔的。但是，你手工制作的圆珠笔性能如何，能不能用，那就不好说了。因为要制造出一支高性能的圆珠笔，需要高科技材料和精密的加工技术。

只知原理，没有高端材料和技术为后盾，造出的圆珠笔要么不能用，要么不好用，不是废品就是次品。

圆珠笔笔尖的球珠直径要比球座孔的直径略大一点。那么球珠是如何通过比它小的球座孔，被装进球座的呢？是利用了热胀冷缩的工艺。先将球座放进热油里加热，受热后球座孔的直径就会膨胀到大于球珠的直径，这时候球珠就很容易通过球座孔被安装进球座里。等温度降下来之后，球座孔直径回缩，重新小于球珠，球座就可以包裹住球珠了。

1945年，美国人改进圆珠笔，并投入商业生产。当时，圆珠笔的卖点是“能在水下书写”，每支售价12.5美元，相当于现在的160美元。虽然价格如此昂贵，但还是阻挡不了人们疯狂追捧的热情，当时有上千人排队购买，一口气卖出一万支圆珠笔。

现在我们使用的圆珠笔，工作原理和旧式圆珠笔是一样的，但在加工技术和材料技术上已经产生了天翻地覆的改变。金属珠、球座的材料和加工，制造圆珠笔的这两项高难度技术，并非普遍被人掌握，只被少数国家垄断。

我们国家是圆珠笔生产大国，共有数千家圆珠笔企业，一年生产圆珠笔4亿支左右，约占全球总产量的80%。但是，我们生产的这么多圆珠笔，并非完全中国制造，因为笔尖上的圆珠和球座都需要进口。我国绝大多数工厂生产不出圆珠笔笔尖。

依我们国家的科技水平，上天有“天宫”，下海有“蛟龙”，咋连个圆珠笔笔尖也造不出呢？

造不出圆珠笔笔尖的原因主要有两个：

一是技术要求的确太高。球珠需要采用非常坚硬耐磨的特种钢制造，我国钢铁产量虽然很高，但多属于普通钢铁，能用来加工笔尖球珠的特种钢的研发能力不足。再者，包裹球珠的球座需要精密加工机床才能制造。你别看球座那么细小，内腔却不是简单的碗状，里面密布各种细小沟槽，加工工艺非常复杂，一般国家都没有这个加工能力。

二是研发动力不足。圆珠笔尖虽然是高科技产品，但似乎与国家安全、航空航天、深海探测等这些重要的科技项目不沾边。不就是一支圆珠笔嘛，生产不生产“无关痛痒”，所以许多科研单位没有紧迫感，研发动力明显不足，研制圆珠笔笔尖的事就耽搁了。

瑞士被称为钟表王国。瑞士机床技术19世纪后期以生产钟表起家，后经逐步发展，精密机床制造技术日新月异，达到世界最先进水平。凭借精密加工技术，瑞士工业产品精良、技艺高超，别人磨不了的球珠他们能磨，别人刻不了的细小物件，他们能刻。能将圆珠笔球珠与球座加工到吻合误差不超0.1微米的机床，除了瑞士，目前谁也造不出来。

一支圆珠笔能写多少个字，这取决于圆珠笔的精细程度。一支制造粗劣的圆珠笔，可能写一行字就不能再用了，要么墨堵了，要么钢珠脱落了。一支合格的圆珠笔大约能写一万字。不过，圆珠笔的书写总量一般不用所写字数来表示，而是用它能画出单线的长度来衡量。一支圆珠笔如果能画一条两千米长的线条，则表示质量不错。

以前，圆珠笔笔尖的生产技术主要被日本和瑞士垄断。我国生产圆珠笔所需的笔尖主要从这两个国家进口。

当我们国家的圆珠笔产业还不兴盛的时候，进口一些笔尖感觉没有什么大碍。可是，随着我国圆珠笔产量的迅猛增长，国人发现笔尖技术受制于人，感觉相当难受。

你进口笔尖，定价权肯定在人家手里，我们做一支圆珠笔的利润大部分被笔尖技术垄断者给侵吞了，这就造成中国圆珠笔企业虽然很卖力地生产圆珠笔，却赚不到多少钱。

另外，有时就算我们拿着钱找人家进口圆珠笔笔尖，人家还一扭脸，说“不卖”。你看看，拿钱还买不到货，被人家卡脖子，又急人又气人，不只是难受啊！

关键问题是，中国作为科技大国，连圆珠笔笔尖也造不出来，这有碍我国向科技强国迈进，这绝不是不痛不痒的事，而是有损国家形象和利益。

无论从企业利益还是从国家利益角度去看，研发我们自己的圆珠笔笔尖，在这项顶尖技术上有所突破，非常紧迫，而且非常有必要！

不久前，太钢集团传来好消息：经过数百次试验，终于成功研制出圆珠笔球珠所需的特种钢丝，我们自产的特种钢丝可以打破圆珠笔笔尖材料的垄断。这样，等到我们拥有圆珠笔笔尖加工技术，那么给圆珠笔笔尖打上“中国制造”的标签就指日可待了。

看似光滑的球珠，并非异常光滑，表面只是适度光滑。球珠表面如果太粗糙，使用时会有顿挫感，书写不流畅。表面如果太光滑，则带不出油墨，写字时只会在纸上留下划痕却无字迹。将球珠在放大镜下观察，可以看出它其实是磨砂面。要将这么小的球珠研磨出磨砂面，那是相当费事的，需要在研磨机中断断续续地研磨几十个小时才能成功。

球珠作为圆珠笔的核心配件，它的制作材料也是不断变化升级的。起初是用不锈钢材料加工而成。后来改用碳化钨粉用“和面搓小球”的方法制造。现在则采用特种钢丝切段磨铣而成。曾经有家制笔公司花高价从瑞士引进了高端圆珠笔尖的机床设备，本想大干一场，结果在用完了廠家赠送的300吨圆珠笔特种钢线材后，竟然发现国内找不到这种特种钢。机床有了，可是球珠材料弄不到，圆珠笔尖仍旧造不出来。

（编辑 孙世奇）