कलम और स्याही के दो उपकरण लगभग 2500 ईसा पूर्व से उपयोग में हैं, जब चीनी और मिस्र के समाजों ने स्वतंत्र रूप से लेखन स्याही विकसित की थी। आज, पेन की स्याही उसी फॉर्मूले के अनुसार तैयार की जाती है, जो उस समय थी: एक रंग-समृद्ध पदार्थ को एक तरल में स्टेबलाइजर्स के साथ निलंबित कर दिया जाता है जिसे एक पेन कागज पर धकेल सकता है। रसायन विज्ञान में नवाचारों ने स्याही की रासायनिक संरचना में विविधता को जोड़ा है।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; पढ़ा नहीं)
पेन स्याही का सबसे स्पष्ट घटक डाई या रंगद्रव्य है, लेकिन इसमें स्याही प्रवाह में मदद करने के लिए पॉलिमर, स्टेबलाइज़र और पानी भी शामिल है।
रंग और रंगद्रव्य
एक स्याही का रंग या तो एक डाई से आता है, जो पानी में घुल सकता है, या एक रंगद्रव्य, जो पानी में अघुलनशील है। डाई ईओसिन लाल स्याही को अपना रंग देता है और ब्रोमीन तत्व को फ्लोरोसेंट यौगिक में जोड़कर बनाया जाता है। रंगद्रव्य को नियोजित करने वाली स्याही में सफेद स्याही (जिसमें टाइटेनियम ऑक्साइड होता है) और धातु सोने की स्याही (जो आश्चर्यजनक रूप से, तांबे-जस्ता मिश्र धातु का उपयोग करता है।) कार्बन ब्लैक, कोयले और तेल से प्राप्त वर्णक, काले बॉलपॉइंट पेन का एक अनिवार्य हिस्सा है। स्याही।
पॉलिमर को स्थिर करना
जब उनके डाई या वर्णक कण आपस में टकराते हैं तो स्याही जम सकती है। स्टेबलाइजर्स अणुओं का पालन करके और उन्हें एक-दूसरे के पीछे ले जाकर थक्के को रोकते हैं, जिससे स्याही का प्रवाह आसान हो जाता है। पॉलिमर, बुनियादी दोहराई जाने वाली इकाइयों की श्रृंखला से बने बड़े अणु, उत्कृष्ट स्टेबलाइजर्स हैं। अतीत में, प्लांट रेजिन और एग एल्ब्यूमिन पॉलिमर को स्थिर करने के स्रोतों के बीच काम करते थे। पॉलीविनाइल क्लोराइड और पॉलीविनाइल एसीटेट जैसी प्रयोगशाला कृतियों ने बाद में बीसवीं शताब्दी में इस भूमिका को भर दिया।
तरल सॉल्वैंट्स
स्याही लिखने के प्रारंभिक रूपों में शायद ग्रह के सबसे प्रचुर तरल विलायक: पानी में ईंधन अवशेष रखने वाले स्टेबलाइजर्स शामिल थे। सदियों बाद, निर्माताओं ने अन्य रसायनों को सॉल्वैंट्स के रूप में नियोजित करना शुरू कर दिया। ज्यादातर कार्बन और हाइड्रोजन से निर्मित पेट्रोकेमिकल्स का उपयोग बॉलपॉइंट पेन की स्याही में किया जाता है। फेल्ट-टिप्ड पेन विलायक के रूप में अल्कोहल से बनी स्याही पर निर्भर करते हैं। फिर भी उद्योग में कार्बन-आधारित यौगिकों के उपयोग पर हाल के प्रतिबंधों ने निर्माताओं को पानी आधारित स्याही के विचार पर लौटने का कारण बना दिया है।
अन्य योजक
अनुसंधान ने अन्य एडिटिव्स का भी सुझाव दिया है जो स्याही के मूल गुणों में सुधार कर सकते हैं। ग्लिसराइड, जिसमें फैटी एसिड और अल्कोहल ग्लिसरॉल होता है, पौधों से प्राप्त किया जा सकता है और कागज पर स्याही को अधिक आसानी से ग्लाइड करने के लिए जोड़ा जा सकता है। रसायन जो स्याही के पीएच को नियंत्रित करते हैं, जैसे ट्राइथेनॉलमाइन, स्याही को इतना अम्लीय या कास्टिक बनने से रोकते हैं कि यह पेन को नुकसान पहुंचाता है। कुछ योजक सीधे निर्माताओं को भी लाभान्वित करते हैं; मिट्टी, जिसमें सिलिकेट होते हैं, कलम की स्याही में "भराव" घटक के रूप में सफलतापूर्वक कार्य करती है।