互动科普

人的头发主要是由角质蛋白构成，是由已经死亡的皮质细胞硬化堆积而成的角质蛋白组织。大家都知道，蛋白质是由氨基酸组成的。在构成角质蛋白的氨基酸中，胱氨酸的含量比较多。

头发的结构分为三层，从外至内分别为：毛小皮、皮质层、髓质。

“自然卷”的原因

从世界范围看，东方人中直发的较多，西方人和黑人中“自然卷”的比较多。造成这种区别的原因是什么呢？

卷发的原因，跟毛孔的偏斜以及皮质层内的两种不同性质的细胞分布不均有关，并直接地受到遗传基因的影响。由于这两种细胞分布的不均匀，使头发歪斜生长，于是形成了卷曲。另外，如果精神压力增加，流向头发的毛根中的毛母细胞的血液不畅，也容易形成卷发。

烫发为什么可以保持很久？

烫过的头发即便用水弄湿后也不会变直，具有持久性。与此不同，因为睡觉压弯的头发，还有用发钳夹弯曲的头发，都被称为“暂时性卷发”，沾水之后就能恢复原状了。

这些卷曲的头发之所以不同，与头发内连接角质蛋白之间的4种主要分子间的结合方式有关。按从弱到强的顺序排列，这些结合方式依次是氢键、离子键、二硫键（-S-S-，S指硫）、肽键，其中数量最多的是氢键。一般的烫发，当用发卷卷起头发时，除了肽键，头发内的其他3种键都会被切断。这时，连接的对象发生改变，使头发卷曲。

因为睡觉弄弯的头发，只是氢键在起作用。由于可以使头发恢复原状的二硫键没有断掉，浸水后氢键断开，头发就能恢复原状。

而烫发的成分组合除了氢键，还因为使用了药剂而使离子键和二硫键也发生作用，头发在弯曲的状态下被固定。离子键和二硫键即使浸水也不会被打断，头发也不会恢复原形。

烫发的原理

一般的烫发，使用卷发棒将头发保持卷曲状态，同时使用还原剂和氧化剂等，切断角质蛋白中的氢键、离子键、二硫键，将连接的对象重新排列并连接起来，就可以使头发卷曲。

烫发的顺序与原理

烫发时，人们使用两种烫发液（还原剂和氧化剂）来重组二硫键。

首先，将用水浸湿的头发用卷发棒卷起来以断开氢键，并使角质蛋白松弛。接着，用含有乙硫醇酸（C₂H₄O₂S）等成分的“还原剂”浸透头发，切断二硫键。然后给头发涂抹碱性药剂，切断离子键的同时加强还原剂的作用。其结果是，在全部头发中，20%的二硫键被切断。

最后，用含有溴酸钠（NaBrO₃）等的氧化剂浸透头发，相邻的两个S会连结在一起，弯曲的形状被保持，由此做出的卷发就可以持久。

如果头发的毛小皮太厚，烫发液不容易渗透，头发就不易烫卷。另外，经常染发、烫发会使头发受伤，二硫键的数量不断地减少，烫发的效果也会减弱。

加热使头发的弯曲程度加强

将原本卷曲的烫发做成直发，叫做“直板烫”。它是用烫发钳等将在头发弯曲的状态下固定的二硫键，在头发被外力拉直的状态下重新进行组合排列，与通常的烫卷发的原理也没什么区别。

近几年还出现了一种“数码烫”，其在一般的烫发流程中加入了加热的程序（热塑）。所谓数码烫，是指在使用氧化剂之前对头发进行相当程度的加热，使头发中氢键部分的水分子（H₂O）抽离，进而形成更加坚固的连接；同时让角质蛋白分子在高温下变性，并在新的状态下固定下来。另外，由于高温的作用，在室温下无法断开的二硫键也得以断开，使头发的卷曲程度加强。

卷发和烫发都跟化学有着很深的渊源，现在你是不是明白了这一点呢？

（本文发表于《科学世界》2013年第11期）