文具也藏高科技

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  橡皮、钢笔、圆珠笔、铅笔,这些我们日常使用的学习工具,俗称文具。近年来,它们的功能日益增多:能擦掉杂志上印刷油墨的橡皮;笔迹可擦掉的圆珠笔;能写出散发香味字的笔芯……让我们一起来看看这些新功能背后的科学原理。
  
  可被擦掉的圆珠笔
  
  最初,圆珠笔使用的是油性墨水。写字的时候,油性圆珠笔的笔油受重力作用流下来,依靠笔头上转动的钢珠带出,在纸上留下笔迹。但由于笔油的黏度太高,写出的字很容易出现断点,让人很烦躁。这时,水性笔应运而生。水性圆珠笔的墨水被纸吸收,类似毛细血管现象。利用墨水容易被吸出来的特点来写字,同时不必担心出现断点。书写起来手感好,而且不管往哪个方向写都很流畅,这么多的优点让它很快流行开来。美中不足的是,墨水容易洇开,一旦纸被水打湿,写在上面的字就无法辨认。解决了这些问题的圆珠笔就是中性笔。普通油墨中性化(变得黏稠、有弹性)后,通常黏度很高,而且这种油墨具有受力之后黏度降低的性质。中性笔虽然跟油性圆珠笔一样利用的是重力作用,但是利用中性油墨受力黏度会降低这种性质,笔珠转动产生压力,墨水黏度降低,产生像水性圆珠笔一样的流畅书写体验。随后,墨水涂到纸上,黏度再次升高,也就没有了洇开的后顾之忧,简直是油性笔同水性笔的完美结合。
  从常识来讲,圆珠笔写出的字是不能擦掉的。与铅笔靠在纸面上浮着的石墨来显现字迹不同,写字的时候,圆珠笔的油墨已经浸染到了纸里面,因此,橡皮是无法把油墨卷起来擦除的。
  既然如此,可擦圆珠笔又是怎么回事呢?目前市面上的可擦圆珠笔,秘密全都藏在了它的特殊墨水里。通常,我们的墨水里有着色剂(染料、颜料等),里面混合着很多粒子。可擦除墨水里面不仅有单纯的染色粒子,还有无数微米(百万分之一米)大小的胶囊。胶囊(微小容器)里面有发色剂、显色剂、变色温度调整剂等。发色剂和显色剂结合后,颜色会显现出来,平常我们用的圆珠笔就是这样显现出颜色的。但是,如果用笔的尾部《后端》的橡胶来擦纸上的笔迹,笔迹就会消失。这是利用摩擦生热的原理将局部温度升高,一旦温度达到65℃以上,变色温度调整剂就会阻止发色剂和显色剂结合,颜色也就慢慢消失了。
  
  橡皮可擦印刷字
  
  橡皮之所以叫橡皮,是因为刚开始的时候,制造橡皮的主要原料是橡胶(橡胶树的树液凝固而成)。但现在市面上的多为塑料橡皮,名字虽然还是叫橡皮,原料却已经变成了塑料(氯乙烯基树脂)。
  那么,橡皮究竟是如何擦掉笔迹的呢?用铅笔在纸上写字,留在纸上的其实是铅笔的主要成分石墨。用橡皮的时候,纸和橡皮之间摩擦会产生一种类似静电的力量,将石墨卷入橡皮屑中。这么一来,石墨等成分被橡皮屑卷走,也就实现了我们清除字迹的目的。要想擦得干净,橡皮屑能否被搓成小绳子一样把石墨紧紧卷走就变得非常重要。以橡胶为主要成分的橡皮,一擦就碎,橡皮屑满天飞,自然不能很好地卷起石墨,擦的效果也不尽如人意。而现在较主流的塑料橡皮主要以氯乙烯基树脂为原料,与各种添加剂一起加热后制成。跟主要成分是橡胶的橡皮不同,塑料橡皮由微小的粒子集合而成,这种小粒子有着很好的附着性和黏着性,因而在与纸面摩擦时更容易搓成绳子状,清洁效果也更好。可以说,这种擦得非常干净的橡皮之所以能问世,全靠了这种塑料粒子。
  用普通橡皮很难擦除诸如你手里这本杂志上的文字和图片。如果使用砂质橡皮,在里面微粒砂和研磨材料的磨损作用下,浸润到纸里的油墨很有可能就被擦除了。只不过这么一来,被擦的部分变得粗糙,所以不能用它来擦大面积的字迹。要想擦除杂志上的大片字迹,还得要找另外一种橡皮。这种橡皮里塞满了微胶囊,微胶囊装着可以溶解油墨的胶状药剂。用橡皮来擦文字或者插图的时候,微胶囊破裂,释放出药剂来溶解油墨。同时,橡皮原本的作用也会发挥出来,把溶解掉的油墨卷进橡皮屑里,从而让纸面变得清洁。上述的一切都是从微观的角度来说的,其实,肉眼无法看到药剂的流动,因此,根本不用担心药剂会流满纸面,溶解掉本不打算擦除的油墨。这种橡皮说起来玄妙,使用起来却跟普通橡皮没什么两样。
  
  高科技自动笔
  
  除了橡皮,现在自动水笔里面也可以埋进微胶囊了。用这种自动笔写字的时候,笔下会飘出阵阵芳香。目前,市面上常见的自动笔的铅芯都是由石墨和树脂碳化物制成的,树脂化合物在石墨粒子之间起到黏合剂作用。树脂部分有无数个小小的小洞(气孔)。正是这些非常小的洞洞里填满了香料,上面加上纳米粒子(环糊精分子)组成的塞子,就组成了有香料的小胶囊。并且,用作塞子的纳米粒子呈甜甜圈样的环状,那里面也装有香料。也就是说,一根笔芯里有两个地方都埋着香料。
  当你用这种笔芯写字的时候,笔芯与纸面发生摩擦,塞子被打开,气孔里的香料就飘散出来。然后,接触到空气的纳米粒子里的香料也充分挥发开来,你就闻到了持续的芳香。跟香水之类让接触之处大范围地飘散出香味不同,笔芯只在书写的时候散发香味。用不同香味的笔芯写字,能达到在工作、学习中转换心情的愿望,所以很受欢迎。
  现在,自动笔的笔芯都有细到直径0.2毫米的了。以前,自动笔的笔芯跟铅笔一样,是用石墨和黏土混合制成的。由于黏土的强度实在太弱,所以不能太细,否则一写就断,像0.2毫米这么细的直径根本就是天方夜谭。于是,现在使用的新笔芯面世了。
  它的原料由原来的黏土升级为树脂。树脂容易成形,可以通过精密设计完美实现混合原料、高温处理、成形加工等一系列工序。这种笔芯内部是排列整齐的薄片状石墨粒子,写字的时候,石墨粒子也整整齐齐地留在纸上,给人非常顺滑的手感。写出的字有如同珍珠一样的柔润光泽,看起来赏心悦目。同时,树脂可以增加笔芯的强度,因此,0.2毫米的笔芯书写起来也不容易折断。
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