随着双十一的到来，你是否又觉得自己缺少几款护发产品？是否会羡慕某些洗发水广告里别人的一头秀发？是否还在苦苦做攻略寻找护发的方法？是否很多时候想烫发染发拉直却又担心头发发质变差？如果你也有这些问题，那么本期科普可以负责任的告诉你，本期科普与此关系不大（抱一丝，专业不对口哇~）。
但是，如果你也想简单了解一下，头发能有多抗拉？头发和国防有关系吗？头发和木乃伊研究有啥关系？不同人种头发性能有差异？鼠鼠能帮我们长头发？米诺地尔治疗脱发有新策略？……那么，不妨继续看一下。
一根头发约可拉长40%～60%（没有概念？很强就对了！），此伸缩率决定于皮质层。
有研究人员研究了人类头发在不同条件下的力学行为，发现头发具有高强度的抗拉强度（150-270 MPa，没有概念？没关系，简单来说就是与直径相当的铜线相当，再对比一下：混凝土的抗拉强度通常在100MPa以内，某些较硬的木材的抗拉强度在200MPa左右。）且这一性能显著依赖于应变率和湿度。也有研究指出一根健康的头发大约可支撑100～150克的重量。
🔺人类头发的抗拉性能（文献1）
如果你偶尔心情不好玩弄头发，拉力过大，头发会发生α-螺旋到β-折叠结构转变，这会严重影响头发的延展性，头发也从弹性变形进入塑性变形，所以当你松手后头发也无法恢复到之前形态。所以不要用力扯头发哦~
随着年龄的增长，女性的头发往往会变得更细，而有研究表示，细发显示出意外的增加刚度、粘度降低和水分扩散系数降低，也就是说在梳理的过程更容易断，并且头发光泽度降低，更容易干枯毛躁。
卷发和直发纤维在疲劳测试下有不同的力学响应，随着加载循环的增加，卷发纤维逐渐变直，其应力-应变响应开始类似于直发纤维。分析表明，卷发纤维的寿命比直发纤维短，即在相同循环次数下更容易发生断裂。此外，一些早期断裂的卷发纤维在断裂点处有显著的分层和撕裂现象。也就是说，同样的梳理头发方式，卷发更容易断。
不同种族的头发对机械磨损的抵抗力存在差异，非洲头发通常比高加索和亚洲头发更脆弱。化学处理，特别是过度漂白，会显著降低头发的机械磨损抵抗力。使用基于蛋白质的护发配方可以提高头发对机械磨损的抵抗力。
有人对安提诺波利斯出土的科普特木乃伊头发表面形貌和机械特性进行了分析。利用三点弯曲测试评估了头发的机械特性，结果显示头发的机械性能与表面形态无直接关联。通过分形维数和断裂时的最大压力，研究提出了一种分类方法，用以识别不同木乃伊的头发防腐处理技术。研究结果为理解古代防腐技术提供了新见解，并有助于评估木乃伊的保存状态。
🔺科普特木乃伊(文献7)
有研究人员研究了使用天然人类头发作为增强材料的纤维增强混凝土（FRC）的力学性能，发现人类头发的使用有助于改善混凝土的各种属性，如抗压强度、抗拉强度、劈裂抗拉强度和抗裂性。并且人类头发纤维的加入改变了混凝土的裂缝扩展特性，使混凝土在受载时不易破碎成小块。
研究表明，使用人类头发与其他天然纤维（如剑麻和竹纤维）结合的复合材料在力学性能上表现良好，尤其是切碎的头发组合显示出更好的结果。而这种复合材料有希望在国防、汽车、航空、海洋等领域广泛应用。
所以看开点啦，头发不在头上可能是想去参加革命为祖国的基建做贡献去了！
近期有学者设计了一种受生物启发的肽PepACS，用于头发的烫发和染发，同时具有修复受损头发的潜力。使用PepACS烫发的头发保持了机械性能，与化学烫发相比，PepACS处理的头发在抗拉强度和变形能力上表现更好（如下图），这为喜欢烫发和染发的姐妹带来了一些福音。
🔺不同处理方式下头发纤维的应力-应变测试结果（文献3）
有研究通过原位生物打印技术成功促进了毛囊再生，为脱发治疗提供了新方法。研究团队利用3D生物打印设备将表皮干细胞和皮肤衍生前体细胞混合生物墨水直接打印到裸鼠伤口，模拟人体内部微环境，实现毛囊及其他皮肤附属物的再生。实验结果显示，生物打印操作略微降低细胞活性，但成功保持了细胞的干细胞特性，且在打印后4周内成功再生了毛囊。这一发现证明了原位生物打印在临床上治疗脱发的潜力，为未来脱发患者提供了一种有效的治疗手段。
🔺毛囊原位生物打印再生机械工程的完整工作流程示意图（文献8）
还有研究开发了一种新型的温度响应型可拆卸微针系统，通过整合米诺地尔纳米粒子，有效促进了头发再生。这种微针系统利用透明质酸作为基质，提高了米诺地尔的溶解性和稳定性，并通过温度响应型粘合环确保微针在皮肤上的牢固附着，延长了药物作用时间。在雄激素性脱发模型中，与传统的米诺地尔溶液相比，该系统用更低的剂量和频率就能达到治疗效果，减少了副作用，提高了患者依从性。这一创新的透皮递送系统为脱发治疗提供了一种高效、安全的新策略。
🔺微针贴片治疗雄激素性脱发的机制示意图(文献9)
来源：力学科普
原标题：啊，头发
编辑：yhc
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