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头发是角质蛋白质，由一连串的氨基酸连接而成。这种大分子好比长长的链条，氨基酸就是其中的一个个链结。头发中较多的一种氨基酸，叫做半胱氨酸。安插在不同地方的两个半胱氨酸，以硫-硫桥键连接起来，形成一个胱氨酸。这些胱氨酸极似一节节小弹簧，使头发具有一定的形状和弹性。
当你烫头发时，头发里胱氨酸的硫-硫桥键受热松弛开来，继而在强力作用下，头发便改变形状，变成波浪形。电烫和火烫相仿，不过它是先用碱剂浸润头发， 再用电热卷使头发卷曲成型。不过，这种受热变形，很象拉伸、扭曲的弹簧，慢慢又会恢复原状。因此，电烫、火烫的发型不易持久。
"冷烫"也叫化学烫，是先用还原性的化学药剂--冷烫精，如硫基乙酸氨，来拆散胱氨酸的小弹簧，使胱氨酸的硫-硫桥键断开，成为两个半胱氨酸。这时，头发的氨基酸连接便松动开来，可随人摆布，盘卷成一定的波形。然后再搽抹固定剂--氧化性的过硼酸钠，使断开的半胱氨酸再就近两两结合，形成新的弹簧，将发型固定下来。化学烫发靠化学结合力做出发型，比电烫的热变形物理力强劲有力，因而发型经久、不易变形。
传统的化学染发，实际上是将头发表面染成黑色。染发剂即黑色化学染料。只有织物染色可以放在锅里煮，染发则要求简便易行，上色迅速。许多种金属硫化物乌黑发亮。早期的化学染发剂就是基于此原理，先在头发上涂刷硝酸银水，再抹硫化钠溶液，它们生成的黑色硫化银粘附在头发上并未生根、渗入，粘附不牢固，因此染色效果不好，也不持久，"乌发乳"就是这种类型的暂时性染发剂。乌发乳因此要天天搽。
流行的染发水，其主要成分是对苯二氨类染料中间体。临用前兑入热水，调匀，放凉后以发色剂--双氧水冲溶搅动，生成氧化的黑醌类化合物。这种有机物质和头发结合牢固，洗发也不褪去黑色。和绒线染色的情形相同。
在做化学烫发、染发时尚需注意避免伤害。烫发、染发前都要洗净头发，除去油脂。由于化学烫发、染发药品容易损伤头皮和头发的角质层。特别对于少年，不宜烫发、染发。一般成年人烫发也不宜过勤，一年内不超过两次为好。
