让心情变彩色的小妙招，也许就是染个发
毕业季来了，相宁似乎时刻被“啥idea能发paper？？？”所支配着的恐惧笼罩。
最近，为了换个心情决定染了头发，但结果是，好学的相宁还请求发型师“买一赠一”，采访出了一套——染发原理。
——啥？你说：“谁都想得出，染发不就是一个化学反应的过程嘛”
——可然后呢，再细说啊，不知道了吧～～
对头发的结构的深层剖析
想知道染发剂怎么发生作用的，首先要知道人类毛发的结构。先给大家展示几张相宁头发的扫描电镜(SEM)图片。
（普通人的头发只有70微米-100微米，而本人的>120微米了
～）放大10000倍后可以清晰的看到，你的头发可能没你想象的那么“顺滑”，它更像？？一样，表面布满了鳞片一样的东西。
下图为毛发的横切面，从这张示意图中可以看出：毛发主要由三层结构组成——角质层(cuticle)，皮层(cortex)和发髓(medulla)。
1？？最外一层是角质层，也称为外皮层(cuticle)，位于毛发的最外层，也就是我们通常所说的毛鳞片，呈现为一种扁平的鳞状结构。它是由死去的角质细胞也就角蛋白组成，未经染烫等损伤的角质细胞像屋顶上的瓦片一样彼此重叠，鳞次栉比，比较整齐；而且它们虽然不允许其他东西“侵害”头发，但是却为黑色素打开了爱心通道。
毛鳞片的数量不是很多，其主要作用是保护头发。当鳞片平放时，头发看起来会光滑且健康；反之，当它们翘起来时，头发会显得比较粗糙。
2？？中间一层是皮质层，也称内质层(cortex)，介于外皮层与髓质层中间，由多层纺垂状细胞组成，占毛发的体积比例较大，也是头发最主要的部分。
皮质层的作用主要是决定头发是直的还是卷曲的；而且，皮质层内部还含有能让头发显色的天然（和非天然）色素。皮质中的天然色素被称为“黑色素”，与使皮肤呈现出颜色的色素相同。
3？？最里边一层是发髓，即髓质层(medulla)了，一般来说，皮层决定不了头发卷曲的程度，这个重要的决策还是要交给发髓来拍定。
发髓位于头发的核心部位，由松散排列的细胞组成，内部充满空气。它在像眉毛这样的粗毛发中最为突出，而在细头发或其他细的毛发中就不常存在了。
都是地球人，为什么头发颜色本来就不同？
头发是一种由角蛋白和黑色素两种蛋白质组成的细丝，这些蛋白质与皮肤和指甲中发现的蛋白质种类相同（所以别拿头发不当自己的一部分，薅之可叹，掉之可惜啊）。但是呢，自然头发的颜色要取决于两种蛋白质——真黑素和棕黑素。
改变这两种色素的比例和数量，就可以决定你的头发是黑，是黄，还是白了。一般情况下，真黑素(Eumelanin)色素比例较高会使头发的颜色偏向于棕色，而棕黑素(Phaeomelanin)色素比例较高的头发呈现出金色，姜色或红色。只不过无论缺乏哪一种黑色素都会产生让你的头发变得发白/灰色。
染发剂的诞生源于人们对于美的追求。可你知道吗？早在满清政府的统治者还留着大长辫子时，西方世界已经开始了染发的潮流。算下来，染发技艺已经有了一百余年的传统，可以称得上是一种非物质文化遗产了。
最初的染发剂都是由各种草药和天然染料制成。直到1909年，法国化学家尤金·舒勒（Eugene Schuller）首先发明出安全的商业染发剂，他的发明是基于一种新的化学物质——对苯二胺(PPD)。
对苯二胺对毛发中的角蛋白有极强的亲和力，它会氧化角蛋白，并令染发剂中的色素分子固着。
基于这个发明，法国无害染发剂公司（The French Harmless Hair Dye Company）也应运而生。一年后，这个名字变成了今天比较熟悉的——欧莱雅L'Oreal。
无疑，现代社会常用的染发剂几乎都是商业化学染发剂了。染发剂按染色原理可分为氧化型染发剂和非氧化型染发剂。
目前市场上的染发剂多为氧化型染发剂。氧化型染发剂由两种试剂组成, 一种是显色剂, 主要成分是过氧化氢等氧化性物质，用于打开毛鳞片；另一种是染料中间体, 主要成分为芳香胺类和苯酚类化合物，前面提到的对苯二胺就是其中一种，它们的作用是分解头发中原本的色素，并将染发剂的色素固着于头发内部。
只是，这些有机物虽然是染发剂中非常有效的成分，却也是一类威胁着人体健康的致敏和致畸物。
根据染发剂持续的时间，一般化学染发剂分为临时型(Temporary)，半永久(Semi-Permanent ，Demi-Permanent)和永久型(Permanent)染发剂。
一般而言，染发的持久性与染发剂中氧化性物质浓度正相关。染发维持的时间越长，代表其中氧化性物质越多；反之，染料的持久性越低，你的头皮就越安全。
注：阿摩尼亚(英文：Ammonia)，是氨的音译。
一，永久型(Permanent)染发剂
简单来说，任何持续时间能超过12次洗发水洗涤的染发剂就可以看作是永久型染色剂。这种染发剂中一般都含有两种重要的化学物质：过氧化氢和氨。其实，通过它们刺鼻的味道也能很好的辨别出来。
看下图你就能知道：在染发时，你的头发是如何突然变了样的？
过氧化氢：常在实验室出没的同学都知道“双氧水”是一种氧化剂。在染发的过程中它也是秉承了自己的本性，本色出演，发挥氧化的作用。它可以氧化前体染色分子，制成完整的染料，也可以氧化头发内的自然色素。过氧化氢可以破坏头发中的化学键，并释放出硫，这就是染发时闻到的另一种刺鼻气味。
氨：或者乙醇胺（MEA）等，它充当将前体染料输送到皮质的载体，用于打开头发表皮角质层鳞片，并使着色剂和氧化剂很容易地进入头发内部进行着色。值得注意的是，在打开毛鳞片的过程中，一些毛鳞片会受损、脱落，因此染发容易让头发变得干枯、毛燥、缺乏水分。
而是否含氨或其替代物质，就是永久型性染发剂与半永久或临时型染发剂最主要的区别了。
二，半永久型（Demi-Permanent/Semi-Permanent）染发剂
半永久（Demi-Permanent/Semi-Permanent） 染发产品可以分为两种：一种是根本不含过氧化氢的染发剂，另一种是含量低至约1%-2%左右的染发剂。因此，这种产品只会让头发的皮层的毛鳞片轻微打开，对头发的伤害相对来说也比较小。
只是，经过半永久染发产品染过的头发中的天然黑色素与染发剂色素共存，可能会导致每根毛干的发色强度也不一样，也就是我们常见的染发颜色不均匀。
三，临时型(Temporary)染发剂
临时型(Temporary)染发剂使用与半永久性相同的技术，这意味着染料分子只是是覆盖在头发外侧，不会进入头发内部。
因为这种染发剂不含过氧化氢，氨或乙醇胺，对头发没有损害。只不过，也许你的头发洗1-2次就会恢复原貌了。有失有得，这种临时型的染发剂或许更适合需要百遍发色的你～～
顾名思义，一般人用不到的天然染发剂当然是取材自天然的植物啦。常见的用作染发剂的植物有指甲花、靛蓝、决明子和咖啡等，把这些植物中能染色的部分磨制成粉末，再与水混合就成了染发剂。
因为植物染发剂中，不含对人体有害的苯二胺、对苯二胺等化学物质，也不与头发之间发生化学反应，所以比较化学染发剂来说，这种染发剂要健康、安全的多，当然成本也低不了的。
只不过因为天然染发剂使用的过程中不存在氨打开毛鳞片的过程，也不存在过氧化氢漂白头发的过程，遮盖大面积白发时的效果还不是很好。当然，如果你有少量的白发，钱包也允许，那值得尝试。
无论如何，染个发，心情也是美美哒～～
可是后来，我似乎有点怀疑了······
最后，
真诚感谢“Tony老师”，
对于生物化学知识普及等工作
做出的突出贡献！！
参考文献：
[1]擦眼镜. 染发剂的工作原理：染发背后的有趣科学[EB/OL]. https://www.jianshu.com/p/923fb356a691. 2019-02-07.
[2]染发原理[EB/OL]. https://wenku.baidu.com/view/bbbd7c87e53a580216fcfea2.html. 2018-06-30.
[3]种卿.你染发? 中消协提示选购染发产品七大注意事项[J].广西质量监督导报,2017(11):51-52.
[4]吴燕.染发剂的分类及其分析方法[J].职业与健康,2017,33(16):2287-2290.
[5]赵俊.如何选购染发产品[J].中国防伪报道,2017(06):122-123.
[6]高家敏,李红霞,段静,曹进.国产染发剂中对苯二胺等32种染料检测结果分析[J].中国药师,2019,22(05):979-982.
