便利貼無疑是既易用又方便的發明，它不需配件（大頭釘、萬字夾或釘書釘）就可以貼在任何地方，既不輕易脫落，也不會留下膠水痕跡。便利貼已成為現代生活中不可或缺的一部分，但相信很多人未必會去想便利貼為何會擁有這樣的特質。

便利貼的歷史

Spencer Silver是一位化學家，當時希望研究出強度足以用於組裝飛機的黏著劑 [1]。在多次嘗試中，Silver意外發現了一種較弱的黏著劑，它可以被反覆貼在表面再撕走而不失其黏性 [2]。那時候許多人認為這是個無用的發明，Silver的同事Art Fry 卻建議他用這種黏著劑為自己的合唱團詩集製作可移除的書籤，正是這個提議令便利貼得以面世。

如何描述黏著劑的強度？

黏著劑的黏力強度可以分為兩方面描述：剪切強度和剝離強度。如圖一所示，剪切強度可以透過量度平行於黏合表面的拉力得知，剝離強度則是通過量度垂直於兩個表面的力來測定。

剪切強度	剝離強度

圖一  剪切強度和剝離強度。

便利貼要擁有理想的黏貼特質，它應該擁有中等剪切強度，使它可以牢固地暫時附著在表面上；然後應該具低剝離強度，使它能在不把物件撕破的情況下從物件表面移除 [3]。

為甚麼聚合物黏著劑會黏？

在解釋便利貼特性之前，讓我們先了解為甚麼它能黏附在表面上。製作便利貼所用的黏著劑是聚合物，那是重複單體通過聚合作用組成的巨型長鏈分子。當聚合物與表面接觸時，聚合物和物件的分子表面之間會形成范德華力使它們黏在一起，幾乎所有聚合物黏著劑都依靠這種原理運作 [4]。

在生產用於特定用途的聚合物黏著劑時，科學家通常會混合不同比例的單體以改變所得聚合物的特性，這個過程產生的聚合物叫共聚物（copolymer），定義為由多於一種單體組成的聚合物。對於製造噴在便利貼上的黏著劑混合物，Silver發現理想比例為95%至99%丙烯酸單體（亞加力單體），加上1%至5%離子性單體和順丁烯二酐的混合物 [5]。換句話說，交聯的（cross-linked）聚合物長鏈中小部分的丙烯酸單體被換成離子性單體和順丁烯二酐，這些改動可以改善共聚物的彈性，並使黏著劑能被製成氣溶膠噴霧 [5]。

便利貼的原理是？

但為甚麼我們可以毫不費力地黏貼和撕走便利貼呢？便利貼黏著劑共聚物實際上是直徑僅為50至75 μm的微球 [6]，單層而間隔稀疏的微球會被噴於便利貼的紙上，在顯微鏡下就像籃球凹凸不平的表面，在平面上布滿突出的膠水泡泡 [7]。如圖二所示，當我們施力將便利貼黏在表面時，具彈性的微球會變得扁平並黏附在表面上。微球變得扁平能暫時增加黏附的表面積和范德華力 [8]。可是這些分子間引力也不太強，所以便利貼能輕易地被撕走。此外，便利貼的便利之處在於重新黏合時無需添加額外的黏著劑，因為黏著劑幾乎不會在撕走的過程中流失 [7]，變得扁平的微球也能恢復原來的球狀供新一輪黏貼之用 [5]。然而，便利貼的壽命確實有限，因為每次黏貼和撕走都會使灰塵和污垢積聚在黏性微球上，減少其與表面接觸的面積和范德華力，使便利貼逐漸失去黏力。

圖二  便利貼聚合物黏合時相互作用的示意圖

不知不覺便利貼已經誕生43年了！從作為書籤到標註文件，以及在會議中記下大家靈光一閃的構思，便利貼已經成為大家日常生活不可或缺的工具，提高了人們的生產力。下次當你取下便利貼記下突如其來的念頭時，相信你一定會想起 Silver和Fry在故事中靈機一動的時刻。

參考資料：

[1] Sandomir, R. (2021, May 13). Spencer Silver, an Inventor of Post-it Notes, Is Dead at 80. The New York Times. https://www.nytimes.com/2021/05/13/business/spencer-silver-dead.html

[2] BBC. (n.d.). Creativity and innovation. BBC Bitesize. https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/z3csycw/revision/2

[3] Plummer, C. (1993, December). The Story of Post-It^TM Notes. ChemMatters. https://www.borlik.org/wp-content/uploads/2015/08/Post-It-Notes.pdf

[4] Kovalev, A., & Sturm, H. (2013). Polymer Adhesion. In: Q. J. Wang, & Y. W. Chung (Eds), Encyclopedia of Tribology (pp. 2551-2556). Springer. https://doi.org/10.1007/978-0-387-92897-5_816

[5] Silver, S. F. (1972). U.S. Patent No. 3,691,140. U.S. Patent and Trademark Office.

[6] Fry, A. L. (1993). U.S. Patent No. 5,194,299. U.S. Patent and Trademark Office.

[7] Merrill, R. F., Jr., & Courtney, H. R. (1974). U.S. Patent No. 3,857,731. U.S. Patent and Trademark Office.

[8] University of Cambridge. (2013, July 25). What makes things sticky? The Naked Scientists. https://www.thenakedscientists.com/articles/questions/what-makes-things-sticky

[9] Huynh, R. (2021, August 3). Colour Story: Canary Yellow. https://blog.glaciermediadigital.ca/index.php/2021/08/03/colour-story-canary-yellow/