啟明按：前幾天有書友在李炯峰老師的網絡課班級群裡問關于硯台開鋒的問題，我簡單回答了下，其中提到下墨的概念，我估計很多書友其實對下墨和發墨是沒啥概念的（其實在看到這個文章之前我也不甚了解），所以把網上看到的這個文章轉載在這裡，希望對想了解什麼是下墨，什麼是發墨的朋友有幫助。

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墨錠在硯石上研磨而産生書畫用墨汁的過程被俗稱為“發墨”或“下墨”。

這一過程，從表面現象看是墨條被摩擦而使墨質脫離，即所謂“下墨”，同時脫落的墨質在水中溶解并随磨墨的過程而逐漸均勻，使碳分子團均質懸浮于水中，即所謂“發墨”。但本質上，這一過程是一系列物理作用和化學作用交互發生的結果，可以化為“分解”、“溶解”、“攪拌”三個理化作用過程，而且三個作用是同時交互産生的。

分解是在墨條與硯台表面相互摩擦力的作用下，使墨質從固體墨塊上分離的過程。這個過程是物理作用。主要由碳分子團和蛋白膠分子團組成的墨質在摩擦力作用下，其内部應力（鍵力）結構被破壞，使墨質脫離墨條。

溶解是墨質在水中溶解的過程，這個過程是由兩個作用組成的，其一是碳分子團和動物膠分子團在水的表面張力作用下，與水分子交換能量，表面活性增強，使分子團向水中擴散，這個過程既存在于“下墨”的過程中，也存在于“發墨”的過程中，這是個物理過程；其二是一部分碳分子或膠原蛋白分子發生電離，與水分子形成水合分子的過程，這是個化學過程。

擴散作用和水合作用是墨質溶解的主要原理。對于碳分子而言擴散作用是墨汁質量的關鍵，而碳分子的水合作用是“副作用”，對墨色不利。因為若碳分子以離子形式存在的話，它不呈黑色，而是無色的，我們看到的黑色的碳實際上是碳分子按照特定結構構成的分子團（比如鑽石的元素是碳，但由于結構的原因，它不呈黑色），這種分子團結構穩定，不易被溶解，也不易被磨碎。

對于動物膠而言，溶解的過程即有擴散也有水合，而水合作用是關鍵，它能夠使動物蛋白的分子鍊（肽鍵）斷裂，并與水分子水合，從而部分解除膠原蛋白的凍力，形成被水分子“包圍”的短鍊膠原蛋白分子團，由于它被水分子包圍而形成的親水性，使它與水分子形成較穩定的均質結構，成為了托起碳分子團的網架。

“溶解”是磨墨而産生墨汁的的主要原理，而摩擦分解僅起輔助作用，從理論上說，僅将墨塊置于水中，不進行摩擦，也可以産生墨汁。墨條的質量是決定“發墨”的關鍵因素，也是決定墨汁質量的關鍵因素，而非硯台。

攪拌是在磨墨過程中，通過墨條與硯台的磨擦運動，使墨質均勻地與水分子接觸，使已擴散的分子團和水合的離子團在水中均勻分布的過程。“攪拌”作用，增加了分子團的動能，加速了擴散作用；增加了分子團與水離子接觸的機會，有利于水合作用的發揮。

“分解”、“溶解”和“攪拌”三種物理化學作用，在磨墨的過程中是交互作用、同時發生的。

在磨墨過程中，硯台是“分解”過程的工具，也是“溶解”和“攪拌”過程的容器。硯台磨面的“沙礫體”被認為是硯台質量的關鍵，石質越緊密，“沙礫體”就越細，則認為硯石質量越好。

“沙礫體”精細，使“分解”過程中脫離的墨質顆粒細小，從而增加了墨質與水分子接觸的面積和機會，有利于“溶解”過程的進行。在墨條質量相同的情況下，“沙礫體”細密的硯台，下墨快，這是因為“下墨”的過程是“分解”與“溶解”作用同時進行的，越是細小的墨質越容易“溶解”。

“下墨”也好，“發墨”也好，是“溶解”過程在起主要作用，而溶解過程的關鍵是動物膠在水中的擴散和水合。這就涉及到蛋白質化學的理論了，主要是蛋白質的變性原理和蛋白分子衰變原理。

墨條中的膠是動物膠，主要成分是膠原蛋白。這種蛋白是由多種氨基酸在肽鍵作用下構成的高分子化合物，有三級結構，而在熬膠蒸膠的過程中，它的結構已經被有意識地、适度地破壞了，也就是已經變性為制墨所需的凍力和黏度。但它的變性是适度的，部分肽鍵斷裂，但随着脫水過程可以複性，而形成新的結構，這種新的結構是高分子通過鍵的作用重新構成的，所謂制墨中的“十萬杵”，就是使碳分子團事先均勻分布在這一結構之中。（關于十萬杵，感興趣的朋友參考啟明之前發布的文章《徽墨中的輕膠十萬杵是什麼意思？》）

在磨墨過程中，水分子通過表面張力、離子電能、分子動能來拉斷蛋白的鍵結構，使動物膠的分子結構發生改變，要麼擴散至水中，要麼發生水合作用，形成被水分子“包圍”的高分子團，實際上溶解過程改變了膠原蛋白的結構，使它與水形成穩定的結構。

在制墨過程中，蛋白質形成的新結構是決定磨墨“溶解”狀況的關鍵，而這一新結構中的鍵的力量和分子團的構造是關鍵，鍵力越是小于水分子的能量，越容易溶解，但如鍵力過小，則凍力不足，墨條在生産和保存中容易斷裂（墨條開裂主要由鍵力起作用，而非“重膠”、“輕膠”，比如有人用鍵力大的明膠做墨，定不會開裂，但無法發墨了）。

鍵力的形成取決于兩個因素，一是動物蛋白的種類（皮膠、骨膠等），二是蒸膠工藝。其中蒸膠工藝是關鍵。從理論上講，隻要蒸膠工藝适當，無論何種動物膠均可以達到制墨所需的要求。動物膠的凍力和黏度在一定溫度和壓力下，通過一定時間的蒸煮，達到制墨用膠的要求（比如說凍力為X，黏度為P，由于工藝保密，用字母代替）。

骨膠是高凍力、低黏度的動物膠，在科學的工藝條件下（溫度、壓力、時間、步驟），它可以達到X、P的指标。皮膠（特别是廣膠）的凍力和黏度比較接近X、P，所以它的蒸膠工藝比較簡單。之所以有人認為對制墨而言，皮膠一定比骨膠好，是因為沒有區别兩種不同的蒸膠工藝的緣故。在X、P相同的情況下，皮膠和骨膠在脫水後形成新結構時，所産生的鍵力和高分子構造基本是相同的。所以，問題的關鍵是在蒸膠時要使X、P達到制墨的要求指标，這一點不少墨廠是沒有注重的。

蛋白質在形成新的結構後，它會随着時間的推移，生産衰變。對磨墨而言，就反映在膠原蛋白的鍵力變化上。按照蛋白質衰變的原理，膠原蛋白的鍵力随時間變化成倒抛物線（象倒過來的鍋底），縱軸是鍵力，橫軸是時間。對發墨而言，墨随着時間延續，鍵力從低到高再逐年走低，也就是從宜發墨到難發墨再到宜發墨的過程。至于這個時間序列的具體值是由蒸膠、脫水工藝和保存條件決定的，目前尚未見到科學實驗的數據。對于老墨，有的覺得好發墨，有的覺得難發墨，如果膠的質量相同的話，就看它處于上述曲線的那一段了。

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原文标題為《下墨與發墨的科學解釋》，作者不詳。

— 完—

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