Τα δίδυμα εργαλεία στυλό και μελάνι χρησιμοποιούνται από περίπου το 2500 π.Χ., όταν οι κινεζικές και αιγυπτιακές κοινωνίες ανέπτυξαν ανεξάρτητα τη μελάνη γραφής. Σήμερα, το μελάνι της πένας παράγεται σύμφωνα με μια παρόμοια φόρμουλα τώρα όπως ήταν τότε: μια πλούσια σε χρώμα ουσία αιωρείται με σταθεροποιητές σε ένα υγρό που μπορεί να σπρώξει ένα στυλό σε χαρτί. Καινοτομίες στη χημεία από τότε έχουν προσθέσει ποικιλία στη χημική σύνθεση του μελανιού.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Το πιο προφανές συστατικό της μελάνης της πένας είναι η βαφή ή η χρωστική, αλλά περιέχει επίσης πολυμερή, σταθεροποιητές και νερό για να βοηθήσει τη μελάνη να ρέει σωστά.
Βαφές και χρωστικές
Το χρώμα ενός μελανιού προέρχεται είτε από βαφή που μπορεί να διαλυθεί στο νερό είτε από χρωστική ουσία που είναι αδιάλυτη στο νερό. Η χρωστική ηωσίνη προσδίδει στο κόκκινο μελάνι το χρώμα της και κατασκευάζεται προσθέτοντας το στοιχείο βρώμιο σε μια ένωση φθορισμού. Τα μελάνια που χρησιμοποιούν χρωστικές περιλαμβάνουν λευκή μελάνη (που περιέχει οξείδιο τιτανίου) και μεταλλικό χρυσό μελάνι (το οποίο, εκπληκτικά, χρησιμοποιεί κράμα χαλκού-ψευδαργύρου.) Ο άνθρακας, μια χρωστική ουσία που προέρχεται από άνθρακα και λάδι, είναι ουσιαστικό μέρος της μαύρης στυλό μελάνι.
Σταθεροποιητικά πολυμερή
Οι μελάνες μπορεί να πήξουν όταν τα χρώματα ή τα σωματίδια χρωστικής τους συσσωρεύονται. Οι σταθεροποιητές αποτρέπουν την πήξη προσκολλώντας σε μόρια και μετακινώντας τα μεταξύ τους, δίνοντας στο μελάνι μια ομαλότερη ροή. Τα πολυμερή, μεγάλα μόρια κατασκευασμένα από αλυσίδες βασικών επαναλαμβανόμενων μονάδων, είναι εξαιρετικοί σταθεροποιητές. Στο παρελθόν, η φυτική ρητίνη και η αυγοαλβουμίνη χρησίμευαν μεταξύ των πηγών σταθεροποιητικών πολυμερών. Εργαστηριακές δημιουργίες όπως το χλωριούχο πολυβινύλιο και ο οξικός πολυβινυλεστέρας γέμισαν αργότερα αυτόν τον ρόλο τον εικοστό αιώνα.
Υγρά διαλύτες
Οι πρώιμες μορφές μελάνης συνίσταντο από σταθεροποιητές που συγκρατούν υπολείμματα καυσίμου στον ίσως τον πιο άφθονο υγρό διαλύτη του πλανήτη: νερό. Αιώνες αργότερα, οι κατασκευαστές άρχισαν να χρησιμοποιούν άλλα χημικά ως διαλύτες. Τα πετροχημικά, κατασκευασμένα κυρίως από άνθρακα και υδρογόνο, συνεχίζουν να χρησιμοποιούνται σε μελάνια στυλό. Οι μαρκαδόροι εξαρτώνται από το μελάνι που παρασκευάζεται με αλκοόλη ως διαλύτη. Ωστόσο, οι πρόσφατοι περιορισμοί στη χρήση ενώσεων με βάση τον άνθρακα στη βιομηχανία έχουν προκαλέσει στους κατασκευαστές να επιστρέψουν στην ιδέα των μελανιών με βάση το νερό.
Άλλα πρόσθετα
Η έρευνα έχει επίσης προτείνει άλλα πρόσθετα που μπορούν να βελτιώσουν τις βασικές ιδιότητες του μελανιού. Τα γλυκερίδια, τα οποία περιέχουν λιπαρά οξέα και η αλκοόλη γλυκερόλη, μπορούν να ληφθούν από φυτά και να προστεθούν για να κάνουν την ολίσθηση του μελανιού πιο ομαλά πάνω σε χαρτί. Οι χημικές ουσίες που ρυθμίζουν το pH του μελανιού, όπως η τριαιθανολαμίνη, εμποδίζουν το μελάνι να γίνει τόσο όξινο ή καυστικό που καταστρέφει τα στυλό. Ορισμένα πρόσθετα ωφελούν ακόμη άμεσα τους κατασκευαστές. ο πηλός, ο οποίος περιέχει πυριτικά άλατα, λειτουργεί με επιτυχία ως συστατικό "πλήρωσης" στη μελάνη πένας.