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头发的弹力和张力属于头发的重要特性，指头发能拉到最长程度后恢复其原状的能力。一根头发可拉长40％～60％。它的伸缩率是由皮质层决定的。因有弹性，故头发能抗拒外力而保持其外形、长度不变。由于有弹性，故将头发旋绕后仍能恢复至原状而不被损伤。头发经化学处理如烫发或染发后，能改变毛皮质中的角蛋白结构，反复地损伤毛皮质中角蛋白纤维的结构则其弹性被破坏，头发则不能拉长，不能弯曲且很容易断裂。日光和人工紫外线可使头发中的化学结构断裂而破坏其弹性。
摩擦干燥的头发，如梳理头发时，在头发上可形成静电，这种现象在燥热的天气里出现频繁。头发上形成的静电可以使头发相互推开，而不是平整地相互叠在一起，导致头发竖立。
正常无损的头发含有少量的水分，约占10％，其中的水分很少从毛皮质逸出，这是因为毛小皮覆盖着毛皮质，起着防水层的作用。烫发或者染发过程中，烫发剂或染发剂的化学物质需穿过毛小皮层到皮质层内与角蛋白反应才能发生效用。染发及烫发时加入的温性或碱性溶液，可以使毛小皮鳞片分开，从而使烫发或染发的化学物质易于通过毛小皮层而进入毛皮质内，此过程终止，毛小皮鳞片渐渐关闭。如此反复多次，毛小皮的保护功能受损。毛小皮损伤的结果是使毛干上呈多孔性，故水分易进入毛皮质或从毛皮质中逸出，这种受损的头发表现为干燥、发梢裂开。毛小皮损伤后，发干上的空隙增多，一方面洗发时水分易进入毛皮质内，而使皮质肿胀，另一方面干燥时水分又容易从毛皮质中丧失。这种反复潮湿、干燥，渐渐使毛皮质变脆弱而易拉断。
根据头发的物理特点，将头发分成五类。一是生长稠密、含水量较多、弹性较足、弹力稳固、发质粗硬的钢发。二是头发细软、缺乏硬度、弹性较弱的绵发。三是弹性较足但不够稳定、抵抗力较强但过于油腻的油发。四是干燥枯萎、缺乏水分、油脂很少的沙发。五是软如羊毛、弯弯曲曲、绵软无力的卷发。其中钢发发质为健康，沙发发质最差。
头发的主要成分是角质蛋白，约占97％。角质蛋白是由20多种氨基酸结合而成的。其中胱氨酸的含量最多，占15％～16％。这种角质蛋白的化学结构为每条氨基酸链皆为螺旋形，然后再形成束卷或绳索样。每个胱氨酸单位有两个半胱氨酸，邻近的两条链中的半胱氨酸在-CH 2 基团之间通过双硫键形成强的化学结构。这种双硫键的结合牢固，化学的方法才能使其断开。
1.氧化反应 用过氧化氢作为氧化剂，可以使双硫键发生氧化反应。头发被漂白的过程中，加入金属铁和镉能强烈地催化这个反应，加速其进程。通过还原反应，也可以破坏双硫键。
2.高温反应 把头发置于100℃或以下的水中，其中的双硫键会缓慢发生水解反应而分开。在水温超过100℃时，双硫键发生的水解反应可以使胱氨酸被破坏，氨基酸链的硫元素损失。把头发置于氢氧化钠溶液中煮沸，也会发生水解而破坏双硫键。
3.酸碱反应 由于大多数氨基酸含有酸性支链-COOH或碱性支链-NH 2 ，它们之间可以互相作用，形成稳定的多环螺旋形结构。在酸、碱、氢键、盐键和双硫键等维持氨基酸链的力量均被破坏时，头发被完全水解成单个的氨基酸溶液。过氧化氢和硫化钠在一定条件下也可有类似效果。
头发本身是没有pH值的。它主要通过油脂腺分泌的油脂、头发分泌物和美发用品所含的酸碱化学物质等因素形成酸碱度。头发的pH值在4.5～5.5为最佳健康状态。