近日，美国和中国的科学家们以氧化石墨烯为原料开发出一种新型高性能染发剂：其不仅无毒无害、着色快速而持久，并且还能让头发具有抗静电性以及更好的导热性。这一成果发表在 Chem 期刊上，英国皇家化学会的 Chemistry World 网站也对此进行了报道（点击阅读原文获取）。
Multifunctional Graphene Hair Dye
C Luo et al, Chem, 2018
DOI: 10.1016/j.chempr.2018.02.021
大多数的染发剂都含有一系列的有机物成分（如苯胺和酚类），其中一些化合物具有毒性或者会引发过敏。为了避免几次洗头后的掉色问题，通常还会在其中加入氨来分解头发上的角质层鳞片，以使染料扩散到头发纤维中 — 这一过程可以会对头发造成永久性的损害。
▲ 最常用的氧化性染发剂的成分
（点开查看大图）
Credit: © Andy Brunning / Compound Interest
为了解决上述问题，美国西北大学 Jiaxing Huang（黄嘉兴）教授带领的团队以无毒无害的还原氧化石墨烯（r-GO）为原料开发出了这种新型染发剂。
▲ 石墨烯可被氧化后得到可在水中分散的氧化石墨烯 (GO)；
GO 被还原后则可得到纳米级厚度的还原氧化石墨烯 (r-GO)
Source: Turun yliopisto / University of Turku
虽然氧化石墨烯（GO）是透明的，但用维生素 C 将其部分还原后就会得到深黑色的还原产物（r-GO）。黄嘉兴组开发的染发剂配方中还含有壳聚糖，有助于碳纤维与头发中的角蛋白形成持久的结合。
▲ 本论文报道的 GO 和 r-GO：
(A) 电镜下可见 GO 的片状结构；
(B) GO 与 r-GO 在水溶液中分散
及其对玻璃片的染色效果
Source: © Elsevier Ltd
进行染发操作时，厚度为 2 μm 的这种 r-GO 染发剂会将发丝包裹起来，使头发呈现出黑色；其着色持久性非常好，可以做到洗涤 30 次以上不褪色。
此外，这种石墨烯染发剂还让头发具有了新的特性：氧化石墨烯具有导电性，可以分散头发表面的电荷，从而防止头发束结现象的出现。另外，这种染料还可以加快头发的传热和冷却速度，帮助染发者保持清凉。
▲ r-GO + 壳聚糖制成的染料的染发效果：
用量越多，颜色越深；
最右为市售染发剂的效果对比
Source: © Elsevier Ltd
▲ 不同于天然头发（左）与市售染发剂染后的头发（中），
石墨烯染发剂可以防止头发因静电而产生的鬈曲
Source: © Elsevier Ltd
通过改变染料中石墨烯的含量，该团队可以将金色的头发染成中棕色至黑色的颜色。作为对比，使用有机染料进行染发的过程耗时一小时之久，而只需 10 分钟就可以完成石墨烯染发的过程。可以将 r-GO 染发剂喷洒在头发上，也可以将其涂在梳子上进行梳头，将头发吹干后就完成染色了。
▲ 用 r-GO 染料染发前（左）和染发后（右）的头发丝 SEM 图像对比
Source: © Elsevier Ltd
黄嘉兴团队认为，涂有石墨烯的发束甚至可以用作可穿戴电子设备、储能设备或传感设备。
黄嘉兴博士现任美国西北大学材料科学与工程系副教授。他于 2000 年毕业于中国科技大学物理系，2000-2004 年留学于美国加州大学洛杉矶分校，2004-2007 年获得加州大学伯克利分校米勒研究奖资助并加入杨培东教授实验室从事博士后工作。2007 年出任美国西北大学材料科学与工程系助理教授，2013 年晋升为副教授。
黄嘉兴教授的主要兴趣在材料化学、加工与制作的常规领域，包括 2D 软质材料、有机纳米晶体和金属纳米结构等，特别是这些材料在能源和可持续发展等领域的应用。
黄嘉兴教授荣获多个国内外奖项，包括 IUPAC 青年化学家奖、美国国家科学基金会职业奖、斯隆研究奖、杰出青年制造工程师奖、古根海姆研究奖等。
论文内容编译自 Chemistry World 网站，通讯作者简介内容来源于网络。点击『阅读原文』获取该篇报道的全文（英国皇家化学会会员可免费阅读）。