头发是人体皮肤的一种附属器官，由毛干、毛根和毛囊三部分组成。
毛干指露出皮肤的部分，主要成分是角蛋白，剖面由内至外可分3层: 髓质、皮质和毛小皮。 毛小皮是毛发的最外层，阻挡来自外界轻微的理化因素损伤。毛小皮由无核的鳞状角化细胞呈屋瓦状重叠而成，其游离缘朝向头发的远端。毛小皮受到外界各种因素不同程度的影响，边缘可轻度翘起或破裂。
毛干剖面图
烫发的过程实际上是先把头发中各种连接键打断，然后将已经被破坏的连接键按需要重建，以使得卷发后的发型固定下来。烫发通过改变头发蛋白质链连接方式使之卷曲或拉直，首先会使用氧化剂（如巯基乙酸）使头发蛋白质中的部分二硫键断裂（这个过程产生硫化氢气体，你会闻到臭鸡蛋的味道），然后将头发绕在圆筒形发卷上，再用弱氧化剂（如过氧化氢）使二硫键在新的位置上重新形成，蛋白质链就按照发卷的形状排列起来，头发干燥后边成为波浪形。烫发可以直接损伤毛小皮，令头发表面粗糙甚至剥蚀。
离子烫就是用阴离子夹和富含角蛋白、维生素 E、保湿因子、氨基酸等超细分子粒营养药剂相互配合，经过特殊电流回路释放阴离子，打开毛小皮，再用离子夹的适宜温度将分子粒打散到五六十分之一倍，直接输入、充盈到髓质层，使头发变直。
染发的过程则是染发物质先与毛小皮接触, 并湿润、吸附在毛小皮表面，然后通过细胞膜进入毛皮质，进一步浸透、扩散至毛髓质，从而改变头发的颜色。 染发剂使用时间过长，头发逐渐被剥蚀，令头发变得粗糙，失去光泽。
因此，染发和烫发对头发均有不同程度的损伤。
正常头发扫描电镜下形态（与毛干贴合紧密，毛小皮的游离缘光滑，似鱼鳞样）
正常头发
烫发后（A）
烫发后
染发后（B）
染发后
离子烫后（C）
离子烫后
烫发、染发和离子烫后，毛小皮翘起，有脱粘附现象，部分毛小皮边缘微卷或成锯齿状。
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