小小圓珠筆雖然普通，曾經卻是一道橫亙在國人面前的難題。我們曾被嘲笑能造出航母來，而圓珠筆頭卻依賴進口。直到2016年太鋼集團生產出高性能筆尖專用鋼材，我國才擺脫了這種尷尬局面。
圖1 下含Fe樣品的截面形貌圖
圓珠筆的制造需要掌握特種鋼材的制造能力和較高的微米級精細加工能力。需要確保給筆尖穩定地供給墨水而不露墨，防止中斷飛白，達到順暢書寫長久耐用的效果。
那么我們日常使用的圓珠筆和水性筆筆尖是什么樣的構造呢？我們隨機拆開了兩支筆芯，對其鑲嵌磨拋后，放到Axia ChemiSEM掃描電鏡下，去看看它們內部結構有什么差異。
圖2 子彈頭筆芯和針管式筆芯的內部結構
圖3 子彈頭筆芯大面積截面圖
圖4 針管式筆芯大面積截面圖
對此樣品截面的尺寸進行測量如圖5，球珠直徑在400μm以上，而其底座既要保證球珠穩定，又需保證球珠順暢滾動：球座稍偏大些，球珠就掉出來了；球座偏小些，則球珠受到限制，無法流暢書寫。
圖5 筆芯尺寸測量圖
同時，通過Axia的多通道成像和實時能譜功能，我們可以同時得到材料形貌和成分信息，得到更全面的認識。下圖6為實時觀察的界面，通過雙導航直觀找到筆芯樣品的位置，直觀得到其形貌和成分信息結果，如圖7所示。
圖6 Axia ChemiSEM 多通道同時成像界面
圖7 筆芯實時能譜面分布圖
參考文獻
[1]洪鴻. 圓珠筆芯技術解決折射中國制造困境與希望[J]. 先鋒隊, 2017(3Z):2.
[2]石井佳秀. 圓珠筆頭、圓珠筆芯、圓珠筆以及圓珠筆頭的制造方法.
[3]https://www.sohu.com/a/657860891_121617550
https://zhuanlan.zhihu.com/p/137574283
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