Kynän ja musteen kaksoistyökalut ovat olleet käytössä noin vuodesta 2500 eKr., Jolloin kiinalaiset ja egyptiläiset yhteiskunnat kehittivät itsenäisesti kirjoitusmustetta. Nykyään kynän mustetta valmistetaan samanlaisen kaavan mukaan kuin se oli silloin: väririkas aine suspendoidaan stabilointiaineiden kanssa nesteeseen, jonka kynä voi työntää paperin läpi. Kemian innovaatiot ovat sittemmin lisänneet musteen kemialliseen koostumukseen vaihtelua.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Kynän musteen ilmeisin ainesosa on väriaine tai pigmentti, mutta se sisältää myös polymeerejä, stabilointiaineita ja vettä, joka auttaa mustetta virtaamaan oikein.
Väriaineet ja pigmentit
Musteen väri tulee joko vedestä liukenevasta väriaineesta tai veteen liukenemattomasta pigmentistä. Väriaine eosiini antaa punaisen musteen värinsä ja se valmistetaan lisäämällä bromi-elementti fluoresoivaan yhdisteeseen. Pigmenttejä käyttävät musteet sisältävät valkoisen musteen (joka sisältää titaanioksidia) ja metallisen kultamusteen (joka yllättäen käyttää kupari-sinkkiseosta.) Hiilimusta, kivihiilestä ja öljystä saatu pigmentti, on olennainen osa mustaa kuulakärkikynää muste.
Stabiloivat polymeerit
Musteet voivat hyytyä, kun niiden väri- tai pigmenttihiukkaset tarttuvat yhteen. Stabilisaattorit estävät hyytymistä tarttumalla molekyyleihin ja siirtämällä ne toistensa ohi, jolloin muste virtaa tasaisemmin. Polymeerit, suuret molekyylit, jotka on valmistettu toistuvien emäksisten yksiköiden ketjuista, ovat erinomaisia stabilointiaineita. Aikaisemmin kasvihartsi ja muna-albumiini olivat stabiloivien polymeerien lähteiden joukossa. Laboratorion luomukset, kuten polyvinyylikloridi ja polyvinyyliasetaatti, täyttivät myöhemmin tämän roolin 1900-luvulla.
Nestemäiset liuottimet
Varhaiset kirjoitusmustemuodot koostuivat stabilointiaineista, jotka pitivät polttoainejäämiä planeetan ehkä runsaimmassa nestemäisessä liuottimessa: vedessä. Vuosisatoja myöhemmin valmistajat alkoivat käyttää muita kemikaaleja liuottimina. Lähinnä hiilestä ja vedystä valmistettuja petrokemikaaleja käytetään edelleen kuulakärkimusteissa. Huopakynät riippuvat musteesta, jonka liuotin on alkoholi. Viimeaikaiset rajoitukset hiilipohjaisten yhdisteiden käytölle teollisuudessa ovat kuitenkin saaneet valmistajat palaamaan ajatukseen vesipohjaisista musteista.
Muut lisäaineet
Tutkimuksessa on ehdotettu myös muita lisäaineita, jotka voivat parantaa musteen perusominaisuuksia. Glyseridejä, jotka sisältävät rasvahappoja ja alkoholiglyserolia, voidaan saada kasveista ja lisätä musteen liukumaan tasaisemmin paperin päälle. Väriaineen pH: ta säätelevät kemikaalit, kuten trietanoliamiini, estävät mustetta tulemasta niin happamaksi tai syövyttäväksi, että se vahingoittaa kyniä. Jotkut lisäaineet hyödyttävät jopa suoraan valmistajia; silikaatteja sisältävä savi toimii onnistuneesti kynän musteen "täyteaineena".