染髮劑哪家強，石墨烯幫您忙

作為一名理學博士汪，小希最關心的就是三件事：文章有沒有進展、體重有沒有飆漲、白頭髮有沒有又多了幾根……如果時運不濟，三件事往往都是壞消息，文章還沒發，大好青年就有「可憐未老頭先白」的趨勢。

要不要選擇染髮呢，理髮店的Tony和Peter都有意無意地提過好幾次了？

不不不，總有報道稱染髮劑中的一些化合物是有毒的，比如大多數染髮劑中都含有的對苯二胺（p-Phenylenediamine，PPD）。一些研究表明，美髮行業的工作人員長期接觸含對苯二胺的染髮劑，導致膀胱癌、乳腺癌的比例明顯提高[1,2]。不過，學術界一直就對苯二胺是否致癌存在爭議，國際癌症研究機構（IARC）也僅僅把染髮劑列為第三類致癌物 [3]，比實驗室常用的二氯甲烷和三氯甲烷——第二類致癌物——還低一個等級。儘管如此，PPD是一種毫無疑問的接觸過敏原，對皮膚的傷害毋庸置疑。2006年，在美國接觸性皮炎協會（ACDS）組織的評選中，PPD甚至被票選為「年度過敏原（Allergen of the Year）」 [4]。就算監管機構對這些化合物的用量進行了規定，但總有些商家打著「純天然」、「無毒無害」的名頭生產不合格產品 [5]。（扯遠一點：「純天然」、「純植物提取」不代表無毒無害，想想號稱「斷腸草」的鉤吻，面對各種宣傳千萬要睜大眼睛）

染髮劑中常見成分。圖片

前兩天，實驗室的師弟興沖沖地告訴小希，有人發明了一種石墨烯染髮劑，無毒無副作用，不易褪色，還防靜電！

「師兄，我們的白頭髮終於有救了！」

「呸！好歹你也是名校的理科研究生，怎麼這點常識都沒有？前兩天還有人搞了個石墨烯內褲，冒用諾獎得主做宣傳被人家怒懟[6] ……」

「是真的，師兄，美國西北大學的一篇Chem 論文，你看！」

果然，真有人腦洞大開，將「明星材料」石墨烯的應用範圍拓寬到了染髮劑領域。

美國西北大學黃嘉興（Jiaxing Huang）課題組利用石墨烯代替有毒的分子製備更安全的染髮劑。同時，由於石墨烯優異的導電性，還可以改善乾燥季節中靜電對髮型帶來的困擾，可謂一舉多得。相關研究成果發表在Cell Press旗下的Chem 雜誌上，論文共同第一作者為Chong Luo和Lingye Zhou。

石墨烯染髮劑抗靜電性能。圖片

這種染髮劑包括著色劑還原石墨烯（r-GO）或者氧化石墨烯（GO）片（尺寸在微米級，厚度約為1納米），分散劑殼聚糖，維生素C做共分散劑也可用於還原GO。隨後研究者將這種混合水性溶液均勻的噴塗在頭髮上。10分鐘後染髮結束，石墨烯在頭髮表面形成一層均勻的薄膜，厚度約2微米。區別於傳統的染髮，需要用化合物打開頭髮的角質層使染色劑可以進入頭髮結構內部，石墨烯層附著在頭髮表面，不會與頭髮發生反應，對發質沒有損傷。通過改變石墨烯濃度，就可以調節染髮劑的顏色由灰變為黑，石墨烯質量分數達到0.25%的染髮劑就可與商業黑色染髮劑產品達到同樣的效果。

不同濃度石墨烯染髮對比及SEM照片。圖片

這種石墨烯染髮劑是否具有耐久性呢？答案是肯定的。雖然石墨烯不會通過化學反應改變頭髮顏色，但由於殼聚糖通過氨基和羥基能與毛髮表面的角蛋白結合，而r-GO本身就具有疏水性，其片層高比表面積，又可以通過氫鍵和殼聚糖相互作用，因此乾燥後的r-GO/殼聚糖染髮劑可以牢牢地附著在頭髮上，並不容易洗掉。研究者對比了清洗前後的頭髮顏色，經rGO/殼聚糖染髮後，至少可以抵禦30次的洗髮水清洗而不明顯褪色。換句話說，即使你每天洗頭，也可以至少保證1個月不褪色。

石墨烯染髮抗洗滌耐久性能。圖片

有人會問1個月以後怎麼辦呢？呃，1個月以後染的顏色已經不重要了，因為新的白頭髮又長出來了……約起小夥伴再來染過吧，反正用它染個發只需10分鐘……（估計Tony和Peter會愛死這款染髮劑）

漸變染髮，也被稱為「彩虹色」，最近越來越流行。研究者為提升用戶體驗，也嘗試了如何用石墨烯染髮劑實現簡單快捷的漸變色。先將一束頭髮塗上GO/殼聚糖溶液（0.25%），再利用紫外光照射，通過改變照射時間或者紫外光強度，就可以實現頭髮顏色的漸變。這一研究不但可以用於漸變色髮型，還可以作為紫外線照射累積劑量的比色指示劑，用於紫外線防護。

紫外誘導「漸變色」。圖片

總結起來，石墨烯染髮劑有五大優勢：不含有機溶劑或對苯二胺等成分；耐久性已達到市場上永久性染髮劑的水平；增強頭髮抗靜電性能和散熱性能；染髮過程簡單，噴一噴或者刷一刷，10分鐘左右就搞定；最重要的一條，因為所用的原料是廉價易得的氧化石墨烯，所以這種染色劑的成本並不高。不過，目前能實現的顏色就是棕色到黑色，別的顏色還有待進一步研究。

「這種染髮劑基於較常見的氧化石墨烯，因此成本並不高。人們可以使用這種染髮劑使頭髮表面上具有導電性，」黃嘉興教授說，「這意味著有可能與可穿戴電子設備集成，或成為導電感測器，甚至更多應用，受限制的只是我們的想像力。」[7]

黃嘉興教授。圖片

後記：小希聽過黃嘉興教授三次報告，每一次都有新的故事，生動而有趣。感慨黃教授思維之開闊，可以在碳材料領域中玩得遊刃有餘。

（溫馨提示：本文結果僅屬科研實驗性質，請勿私下在人類和動物身上模仿和重複！）

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