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精密加工保护油墨,精密加工保护油墨的原理

大家好,今天小编关注到一个比较有意思的话题,就是关于精密加工保护油墨的问题,于是小编就整理了1个相关介绍精密加工保护油墨的解答,让我们一起看看吧。

NASA花了数百万开发太空笔,圆珠笔为什么不能用?

太空笔是一种专门为宇航员在太空工作时使用的笔,但它不是由NASA开发的,而是由美国一名工程师保罗•费舍尔发明的。

精密加工保护油墨,精密加工保护油墨的原理

早期美国和前苏联的宇航员在太空工作时,使用的是圆珠笔或者铅笔,但这两种比在太空失重环境下不是不能正常使用,就是对宇航员工作和生活产生不利影响。

从圆珠笔的结构看,它主要是由滚珠和油墨组成,油墨在重力作用下流到滚珠上,在滚珠与基座完美的契合下,随着滚珠的滚动,即能不间断地进行书写,也能保证油墨不暴露在空气中确保正常使用。但在太空中,由于处于失重状态,油墨所受到的重力不足以使其流动到滚珠上,因此很难写出字来。

从普通铅笔的结构看,它主要由石墨笔芯和包裹的木材组成,而自动铅笔没有包裹的木材,只有细细的笔芯,在书写时,靠手部向下的压力,使柔软的石墨笔芯在纸张上留下痕迹。但在太空中,由于引力甚微,留在纸张上的石墨痕迹会形成一些粉末,而且笔芯易折断,折断的石墨笔芯和粉末会漂浮在空间中,不但对宇航员的呼吸系统和眼睛产生很大的刺激,而且也易引发精密仪器的短路问题,对正常的航天工作产生严重干扰。

为了解决这一问题,美国的一位工程师保罗·费舍尔,自己花费了两百万美元研制了可以在太空环境下使用的一种圆珠笔,这种笔使用密封式气压笔芯替换传统笔芯,上部充有氮气,在书写时产生摩擦热量和一定的剪切力,加上氮气的压力才能将液化的油墨挤出来进行书写,从而解决了传统圆珠笔在失重状态下油墨留不下来的问题,而且特制的油墨能够耐高温和低温、耐强光照、不褪色,在各种材料的表面比如油性纸张上都能书写。

这项发明得到了NASA的充分肯定,继而在全球进行大力推广。

太空对人类来说是崭新的世界,所以当生活在大气圈内几十万年的人类进入太空后,其携带的一系列设备都会出现“太空版”


目前来看太空除了强辐射和快速日出日落外,和地球最大的不同就是太空是“微重力”环境,而地球是正常重力环境,微重力带来的后果就是液体无法自动向下流,因此宇航员们在太空喝水都是用吸管,厕所也都有“吸水”功能。

相比如今国际空间站的信息化记录方式,在上世纪美国和苏联的空间站内,便携式信息记录主要还是靠纸和笔,于是乎问题就来了,因为太空微重力环境下地球生产的水笔无法顺畅流出,且无法第一时间附着渗透到纸张,而地球上的铅笔在太空中会产生石墨碎屑从而影响仪器运行。

所以说宇航员们迫切需要一支可以在太空中自由书写的“太空笔”

美国一位名叫保罗.费舍尔的工程师在得知宇航员的痛点后,对普通的圆珠笔进行了加压改造,用氮气和全封闭式结构制造了第一根太空笔,这支笔顺利通过了NASA的验收成为了后来阿波罗计划以及其他太空计划的专用笔,我国的杨利伟在太空时陪伴他的也是一根专用太空笔。

太空的微重力环境在改变地球上已有的一些工具时也会改变人类自身,几乎每位宇航员在太空时都会发现自己身高在快速增长,但这不过是微重力环境下颈椎骨骼舒展带来的错觉罢了,一旦回到地球就会恢复原状。


由于太空环境对人类的全方位影响,科学家们在构思未来的太空城时总希望它可以产生类似地球的重力环境,这样一来就不需要再为太空环境设计和改造一系列工具了,人类的身体结构也不会被太空改变到无法适应地球重力环境的程度。

圆珠笔是一种无处不在、最不起眼的物品,而且你现在身边没有它的可能性非常低。很少有人会意识到制造一支圆珠笔需要多少复杂的技术和工艺,可能是因为我们上学时,随便就能买一堆圆珠笔,而且这些圆珠笔过段时间就会神秘的消失,我们根本不会关心这些。

圆珠笔,顾名思义它的工作原理是利用微小的金属滚珠轴承在纸上的滑动来书写的。这个小滚珠通常由碳化钨制成,而碳化钨与制造穿甲弹的材料相同,和金刚石的硬度相当。材料成型后进行高度抛光。

然后将抛光球装入球座。由于这两个部分之间的空隙应该是零,但也不完全是零,所以它们的配合需要精确到千分之一厘米。如果在生产过程中发现单个球轴承有任何缺陷,那么与有缺陷的球轴承一起生产的数千个其他滚珠也会被一起销毁。事实上,如果想要观察圆珠笔滚珠轴承上的瑕疵,需要的是一个电子显微镜。所以这是一个对材料强度、工艺要求十分高的产品。

那么油墨是怎么流出来的呢?它的工作原理主要是通过重力。重力将油墨向下推到滚珠上,当笔尖被压在纸上拖动时,滚珠就会传递油墨。然而,滚珠轴承也产生了一个加压密封,防止多余的油墨泄漏。这一机制允许油墨连续流动,而不会使墨水暴露在空气中,从而使墨水干燥。这也使得每支圆珠笔可以写大约10万个字。如果没有重力(或者像“太空笔”那样的内部压力源),油墨就不能正常流动,那圆珠笔就不能正常工作。我们上学时,经常也会出现,珠子掉出来,或者漏油之类的问题,这就说明球轴承和球座间隙太大!

这就引出了太空笔的故事。故事是这样的,当太空竞赛升温时,美国国家航空航天局投资数百万开发了一种能在地球轨道上工作的圆珠笔。然而,当俄罗斯人进入太空时,他们只带了铅笔。这是一个流传已久的故事,但有部分是假的。

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