Sharing Chemistry with the Community

Hóa học đằng sau cây bút bi

Bút bi hay “bút nguyên tử” là một loại bút được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày. Bạn sẽ dễ dàng tìm thấy chúng trong các cửa hàng văn phòng phẩm và nhà sách.

Từ khi ra đời cho đến bây giờ, bút bi đã cách mạng hóa cách viết của con người. Ngày nay, bút bi đã trở nên hết sức thông dụng trong đời sống con người, nó đã “qua mặt” nhiều loại bút khác để được sử dụng nhiều nhất trên thế giới. Nhưng có ai trong số các bạn biết rõ về cấu tạo và thành phần hóa học của mực bút bi không nào? Vì thế để giúp cho các bạn có cái nhìn rõ hơn về vấn đề này, chủ đề tiếp theo hôm nay sẽ là hóa học của bút bi nhé!

Lịch sử ra đời

Cây bút bi đơn giản đầu tiên đã được một thợ thuộc da người Mỹ tên là John Cloud xin cấp bằng sáng chế vào năm 1888, tuy nhiên nó không được chú ý. Mãi đến 50 năm sau, một ký giả người Hungary là László Bíró đã phát minh ra cây bút bi hoàn thiện, dùng một loại mực in do anh của ông là George Bíró chế tạo.

Đặc điểm của loại mực này là rất nhanh khô, không độc hại. Ông đã được nhận bằng sáng chế của Anh Quốc vào ngày 15/6/1938. Loại bút này dần được cải tiến rồi bắt đầu lan truyền sang Ác-hen-ti-na, Mỹ, Anh rồi lan truyền nhanh chóng khắp Châu Âu rồi cả thế giới như ngày nay nhờ sự rẻ tiền, tiện lợi của nó.

Lý do ra đời bút bi

Những loại bút trước đây như bút lông ngỗng, bút kim hay bút máy thường dùng một loại mực nhuộm đen, loãng thấm qua cây bút chảy xuống mặt giấy nhờ hiện tượng mao dẫn. Nhưng cơ chế của hoạt động này có những nhược điểm sau:

  • Mực thường chảy không đều.
  • Mực thường loãng đồng thời vì nó không được tiếp xúc với không khí khi chảy qua bút nên không thể khô nhanh chóng khi tiếp xúc với mặt giấy.
  • Khi mực bị khô trong bút sẽ gây tắc bút khiến bút không hoạt động được và đòi hỏi người dùng phải làm sạch một cách tỉ mỉ, mất thời gian.

Ngoài ra, đối với bút máy, nó còn có xu hướng chảy mực khi đi trên máy bay nên rất bất tiện. Chính vì thế, gần như cả thế giới đã chờ đợi một loại bút hiệu quả hơn. Và khi bút bi ra đời nó đã khắc phục được những nhược điểm trên một cách đơn giản. Mục đích của bút bi là vừa chảy ra loại mực đặc, nhanh khô trên mặt giấy nhưng đồng thời vẫn không làm cho mực bị khô trong bút.

Cấu tạo của bút bi khá đơn giản, gồm 2 bộ phận chính là vỏ bút và ruột bút:

  • Vỏ bút được làm từ nguyên liệu nhựa là chính, đôi khi là kim loại. Chính sự đa dạng về màu sắc cũng như kiểu dáng của vỏ bút mà người sử dụng cảm thấy thích thú và thoải mái hơn khi lựa chọn và sử dụng bút bi.
  • Ruột bút có cấu tạo phức tạp hơn, được làm bằng nhựa cứng hoặc kim loại, có chứa mực, gọi là ống mực. Một đầu của ống mực có gắn một viên bi sắt mạ crôm hoặc niken. Viên bi nhỏ xíu ấy có khả năng chuyển động tròn đều giúp đẩy cho mực ra đều hơn.

Bên cạnh đó, nó còn có một ống mực chứa một loại mực đặc rất nhanh khô khi tiếp xúc với giấy. Thành phần của chúng bao gồm dung môi, chất kết dính và chất màu. Sau đây, chúng ta sẽ tìm hiểu một ít về chúng nha!

Dung môi: những dung môi có vai trò để hòa tan hoặc huyền phù những thuốc nhuộm và các hạt sắc tố màu trong mực, cho chúng chảy trên trang giấy khi viết. Trong bút bi các dung môi thường được sử dụng là glycol, điển hình là ethylene glycol. Tuy nhiên, một số nhà sản xuất cũng có thể thêm chất bôi trơn hay dầu để chắc chắn rằng viên bi kim loại không bị dính.

Chất kết dính: là những hợp chất khác nhau giúp “mang” mực in hay các hạt sắc tố màu và đặc biệt giúp mực có thể kết dính lên bề mặt của giấy.

Chất màu: lấy màu sắc từ các hạt sắc tố màu, thí dụ như carbon đen cho bút màu đen, eosin cho màu đỏ, hoặc một loại cocktail nghi ngờ màu xanh Prussian, xanh pha lê và xanh phthalocyanine cho cây bút xanh cổ điển – lơ lửng trong dung môi dầu hoặc nước.

Các chi tiết cụ thể về thành phần của mực bút bi là một bí mật được giữ kín, nhưng một số phụ gia hóa học có thể được trộn vào các công thức mực bút bi để cải thiện chất lượng của chúng và làm cho bút dễ sử dụng hơn.

Ví dụ, các axit béo như axit oleic giữ cho bi được bôi trơn để tránh bị tắc nghẽn, và các chất hoạt động bề mặt như alkyl alkanolamide đảm bảo mực hấp thụ vào giấy trước khi nó khô. Những phụ gia này đến và đi như các nhà hóa học trong lĩnh vực này phát triển công thức mới và hiệu quả hơn mỗi năm.

Cách hoạt động của viên bi

Đặc biệt, chi tiết quan trọng nhất trong bút bi chính là viên bi lăn dẫn mực ở ngòi bút có đường kính khoảng từ 0,7- 1 mm. Viên bi này thường được làm bằng đồng thau, thép, hoặc vonfam cacbua có thể xoay được để đưa mực xuống mặt giấy khi ta viết. Nó đóng vai trò là một cái nắp giữ cho mực trong ống không bị khô.

Đồng thời, nó có cơ chế hoạt động để đưa được mực xuống giấy rất hiệu quả. Viên bi này nằm ở giữa một ống chứa mực và giấy bằng một cái hốc tí hon nằm ngay ngòi bút. Cái hốc này khá chặt nhưng lại có đủ chỗ trống để viên bi có thể xoay tròn dễ dàng. Khi sử dụng, trọng lực sẽ đẩy một lượng mực xuống dưới và thấm lên phía mặt trên của viên bi.

Khi di chuyển bút trên giấy, viên bi sẽ xoay tròn và sẽ kéo mực xuống mặt giấy khi nó lăn xuống. Cứ như thế, cơ chế xoay này cho phép mực thấm đều xuống giấy trong khi mực trong ống vẫn được bịt kín khỏi không khí bên ngoài nên không bị khô.

Đến đây thì bài viết đã hết rồi, hi vọng có thể giúp ích cho các bạn phần nào để trả lời cho những câu hỏi “tại sao?”. Lần sau nếu có sử dụng bút bi thì hãy nhớ hóa học lại một lần nữa góp phần vào sự bí ẩn của cuộc sống nhé!

Tham khảo C&EN, SciencingBáo mới và Dân hoa.

Trả lời