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毛發是一種聚合物，在幹重情況下，幹重量超過90％，其直接主要成分是角朊蛋白。
在正常情況下，人類毛發約有10％的水份，相當地影響著毛發的機械特性毛發。
蛋白質經由胱氨酸形成的雙硫鍵連在一起，這個連結非常堅韌。古埃及墓穴內就曾發現頭髮里蛋白質形成的網狀結構接近完整的毛發。
毛發的不同部位亦有不同的半胱氨酸水平，造成較硬或較軟的發質。建立或破壞雙硫鍵可以用來控制波浪或卷曲髮型。燙髮的基礎原理就是破壞及重造雙硫鍵。
二硫鍵價鍵屬性。某些蛋白質肽鏈中含有一些半胱氨酸殘基，這種氨基酸殘基可形成二硫鍵，二硫鍵可在同一條肽鏈內或不同肽鏈之間形成，這種共價鍵比上述非共價鍵的強度大，是頭髮強度的決定因素，其存在的數量對頭髮的物理化學性能影響很大。燙髮過程其實就是二硫鍵的破壞與重建。
角朊蛋白是一種含有大量氨基酸、半胱氨酸的蛋白質。
在氮（胺基）和帶有氧原子的碳（羧酸基團）之間存在連接，最終形成蛋白質長鏈。關於半胱氨酸的可愛之處在於它可以在蛋白質鏈之間形成二硫鍵。二硫鍵是兩個硫原子之間的鍵，與蛋白質鏈形成結構就像這樣：蛋白質-S-S-蛋白質。二硫鍵交聯著頭髮中的蛋白質鏈，使其保持其形狀。交叉鏈接看起來像這樣：
永久波浪頭燙髮頭在化學上就三個步驟：
1、還原劑破壞二硫鍵
2、將頭髮塑造成所需的形狀，通常用捲髮器; 捲髮器的大小將決定所產生的卷曲的緊密度。
3、使用氧化劑改造新位置的二硫鍵 。
試劑選用
作為還原劑的選用，通常使用化學鹼。使用的溶液是氫氧化銨-氨溶液，其中含有NH3，水和巰基乙酸銨，是以巰基乙酸銨作為活性成分的燙髮水。在溶液中，因為含有氨和硫醇，因此在燙髮過程中氣味非常嚴重。
氧化劑通常使用的是過氧化氫，其濃度有不同等分，通常和藥櫃中消毒劑的濃度相似。
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