毛髮琉璃高溫後留下什麼？角蛋白、碳化、氣泡與白色物質解析｜TOQ

在紀念琉璃的製作中，有一個很值得深入理解的問題：

毛髮經過高溫之後，究竟還留下了什麼？

如果毛髮先經過萃取、分離或其他前處理，再加入高溫玻璃之中，又是否可能呈現為白色粉末、白點或晶體般的物質？

而作品中出現的氣泡、黑點、煙霧感或白色物質，又能不能單憑外觀判斷它們的成分？

這些問題看似簡單，但其實涉及蛋白質、熱裂解、碳材料、無機元素與玻璃材料等不同領域。

因此，與其從作品外觀猜測，不如先回到目前已有的材料科學研究，看看毛髮在高溫環境中真正會發生什麼。

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一、毛髮首先是一種以角蛋白為主的有機材料

人類毛髮的主要結構成分是角蛋白（keratin）。

一項研究指出，人類毛髮約有 91% 為 polypeptides，而這些材料本身含有大量碳；除此之外亦含氧、氫、氮、硫以及少量礦物元素。
［研究資料］

因此，一根毛髮並不是一根耐高溫的「礦物纖維」。

當它進入高溫環境時，真正發生的是：

蛋白質變性 → 化學鍵破壞 → 熱分解／熱裂解 → 揮發性物質產生 → 視環境留下碳質或無機殘留。

換句話說，毛髮並不是單純被加熱後仍然維持原來的化學結構。

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二、毛髮其實在遠低於 1000°C 以前就已經開始改變

這是理解毛髮琉璃非常重要的一點。

研究人員以 TG／DSC-MS／FTIR 等方法分析人類毛髮受熱行為，發現約 200°C 起已可偵測到 CO₂、SCO 及 H₂S 等熱分解相關產物，α-keratin 的變性溫度則測得約 237°C。
［PubMed 研究］

另外一項 DSC 研究亦在人類毛髮中觀察到約 220–230°C 左右的 keratin denaturation peaks。
［研究資料］

因此，當毛髮進入數百度甚至接近千度的玻璃製作環境時：

原本那一根毛髮的蛋白質結構，早已不是原來的角蛋白狀態。

這也解釋了為什麼毛髮等有機紀念物直接參與高溫玻璃製程時，可能自然出現：

• 氣泡；
• 碳化痕；
• 煙霧般的層次；
• 黑色或深色細小點狀物；
• 不規則的內部紋理。

這些現象並不必然代表製作失敗。

它們可能正是有機材料經歷高溫分解與轉化後所形成的結果。

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三、「毛髮萃取」本身是可以做到的

這一點需要非常清楚地區分。

毛髮可以被萃取。

現代材料科學已經有不少研究利用化學方法溶解人類毛髮，再分離其中的角蛋白、黑色素或其他成分。

例如一項研究成功以化學程序從人類毛髮中同時取得 keratin 與 melanin，並對所得材料進行 FTIR、XRD、熱分析等表徵。
［研究全文］

因此：

「從毛髮萃取某些成分」本身並不是不合理或不存在的技術。

萃取之後，它是不是就變成耐近千度高溫的物質？

答案不能直接畫上等號。

如果萃取得到的是角蛋白或角蛋白衍生材料，它仍然是一種有機蛋白質材料。

萃取是一種分離或處理方法，不代表被萃取出來的物質因此失去原本的熱分解特性。

所以：

可以萃取 ≠ 萃取物可以保持原狀承受 1000°C。

這兩件事情在材料科學上必須分開。

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四、毛髮高溫後並不是「分解成五種純元素」

談到毛髮中的碳、氫、氮、氧、硫時，很容易產生一個誤解：

毛髮加熱後，是不是就分別留下 C、H、N、O、S？

實際上不是。

毛髮熱裂解是一連串複雜的化學反應。

氫、氧、氮與硫可能進入：

• 水蒸氣；
• CO、CO₂；
• 含氮揮發性化合物；
• 含硫化合物；
• 不同有機裂解產物。

而部分碳則可能在缺氧環境下形成碳質固體。

因此，接下來比較各主要元素的熔點與沸點，只是作為基本物理性質的參考，而不是說毛髮真的會在火焰中分離成這些純元素。

這個區別非常重要。

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五、毛髮主要元素的熔點：放在約 1000°C 環境中會怎樣？

* 碳的相行為較氫、氮、氧、硫複雜，與同素異形體、壓力及環境條件有關，因此不宜把單一「熔點」數字理解為所有形式碳在常壓下的固定熔融溫度。

相關基本物性資料可參考：
PubChem－Hydrogen、
PubChem－Nitrogen、
NIST－Oxygen、
PubChem－Sulfur、
PubChem－Carbon。

真正需要特別注意的是碳與氧氣的關係

約 900–1000°C 本身並不足以單靠「溫度」讓所有固態碳直接消失。

但是，真正決定碳能不能留下的另一個重要因素是：

氧氣與反應氣氛。

缺氧或氮氣環境可以讓毛髮形成碳質材料；

有充足氧氣時，碳則可能進一步氧化成 CO 或 CO₂。

所以，碳能否留下不能只看熔點。

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六、真正的人類毛髮在 900°C 做實驗，結果是什麼？

這一點已經有非常直接的研究。

2017 年研究人員將人類毛髮置於 氮氣環境中，以 900°C 進行熱裂解。

處理後的毛髮直徑由約 82.88 μm 縮小至約 31.42 μm。

元素分析顯示，原始毛髮的碳原子比例約為 66.57%，而熱裂解之後提高至約 80.84%。

Raman spectroscopy 同時偵測到典型碳材料的 D-band 與 G-band。

研究人員最終得到的是：

human hair-derived hollow glassy carbon microfibers

也就是由人類毛髮熱裂解形成的碳質微纖維。
［研究全文］

另一項研究同樣將人類毛髮於 900°C、氮氣環境下熱裂解，再把形成的碳化毛髮磨成微細粉末，用作材料研究。
［研究全文］

這些研究至少證明了一件事情：

在已公開的人類毛髮高溫熱裂解實驗中，缺氧環境下可以留下富碳材料，而且研究得到的是典型碳質材料。

截至本文整理的公開研究，我們尚未找到在相近毛髮熱處理條件下，毛髮中的碳自然形成一般肉眼所理解之白色碳粉末的實驗證據。

但我們同時不使用「任何形式的白色碳在物理上絕對不存在」這種說法。

因為碳具有多種同素異形體，並且在極端溫度、壓力或特殊沉積條件下具有複雜的相行為。

本文真正要說的是：

目前已有的人髮約 900°C 熱裂解研究，不支持「人髮在相近條件下自然轉變成白色碳粉末」這一特定推論。

這與宣稱世界上任何條件下都不存在特殊碳結構，是完全不同的兩件事情。

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七、高溫之後出現「白色固體」，有沒有可能？

有可能。

這也是本文非常重要的一個界線。

不能因為毛髮的角蛋白會分解，就推論：

高溫之後絕對不能留下白色物質。

因為真正的毛髮並不只有角蛋白。

研究人員使用 ICP-MS 分析 322 份人類頭髮樣本，實際測得其中含有：

• Calcium（Ca）
• Magnesium（Mg）
• Zinc（Zn）
• Copper（Cu）
• Sulfur（S）

而且不同人的含量存在差異。
［研究全文］

因此，在有機部分經過熱分解、氧化或其他處理後，理論上可以留下少量無機成分。

如果製程本身另外包含化學試劑、沉澱、氧化、礦化或玻璃反應，最後亦可能形成新的無機化合物。

部分無機氧化物、鹽類或晶相確實可能是：

白色、灰白色或半透明。

所以：

「高溫後看到白色固體」本身並沒有違反材料科學。

真正的問題是：

這個白色物質究竟是什麼？

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八、白色就代表「碳」嗎？

不能。

顏色是一種光學表現，不是一種化學鑑定方法。

一個白色點可能涉及：

• 無機礦物殘留；
• 氧化物；
• 鹽類；
• 玻璃析晶；
• 前處理所使用物質留下的反應產物；
• 不同材料與玻璃反應後形成的新相；
• 其他尚未確認的成分。

以上只代表材料科學上存在不同可能性。

如果沒有實際樣本與分析結果，我們不能僅憑：

「看起來是白色的」

就得到：

「所以它一定是碳」

或：

「所以它一定是毛髮中的某一種特定成分」。

同樣地，我們也不能單靠外觀反向宣稱它一定不是某種物質。

最科學的答案應該是：

沒有分析，就不能確認。

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九、如果真的想知道白色物質是什麼，要怎樣驗證？

這個問題不需要靠猜。

材料科學已有成熟的分析工具。

1. TGA／DSC 熱重與熱分析

TGA 可以直接量度毛髮隨著溫度升高時的重量變化。

例如從：

• 100°C
• 200°C
• 400°C
• 600°C
• 800°C
• 1000°C

觀察原始樣本重量究竟剩下多少。

它可以回答：

到底有多少材料在高溫後真正留下？

這也是 TOQ 下一階段希望實際測量的數據之一。

2. SEM-EDS

掃描式電子顯微鏡配合能量散射 X 光分析，可以針對某一顆白點或殘留物分析元素組成。

例如，如果主要訊號是：

C

與：

Ca + O

或：

Ca + P + O

其材料意義完全不同。

所以 SEM-EDS 可以先回答：

「它主要由哪些元素組成？」

3. Raman Spectroscopy

Raman spectroscopy 對分析碳材料特別有價值。

前述 900°C 人髮熱裂解研究，就是利用典型的 D-band 與 G-band確認所得材料具有 glassy carbon 的碳結構特徵。
［研究資料］

因此，如果某一個未知黑點或粉末被認為是碳，Raman 是非常值得使用的方法之一。

4. XRD

如果物質具有晶體結構，X-ray diffraction 可以協助判定其晶相。

這尤其適合回答：

「所謂白色『結晶』究竟是否真的具有晶體結構？」

以及：

「它可能是哪一種晶相？」

5. ICP-MS／ICP-OES

如果希望研究毛髮原本含有多少 Ca、Mg、Zn、Cu 等無機元素，ICP 系列分析則可以提供定量資料。

因此，真正完整的研究不是單做一種儀器，而是建立：

原始毛髮 → 高溫重量變化 → 高溫殘留物 → 元素組成 → 晶相／碳結構 → 進入玻璃後再次分析

這條完整證據鏈。

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十、目前為什麼不直接計算「多少毛可以做多少白色粉末」？

理論上，可以利用文獻中的灰分或無機物比例進行估算。

但是在 TOQ 自己尚未完成第三方 TGA／灰化實驗以前，我們選擇暫時不把這種推算當作本文結論。

原因很簡單。

不同毛髮樣本的：

• 礦物含量；
• 污染物；
• 染燙處理；
• 洗滌方式；
• 加熱氣氛；
• 加熱速度；
• 最終溫度；

都可能改變實際殘留率。

因此，相較於使用一個文獻平均值反推：

「多少公斤毛髮才能產生多少粉末」

更好的方法是直接進行：

實際稱重 → 標準化熱處理 → 再稱重。

如果未來第三方實驗得到：

原始樣本重量 = X mg
1000°C 後殘留 = Y mg

我們就可以第一次以 TOQ 實際測量結果計算：

殘留率 = Y ÷ X

到了那個階段，再討論材料產率會更加準確。

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十一、「沒有氣泡」是否代表技術比較好？

不一定。

這個問題更接近：

不同製程追求不同材料結果。

如果毛髮等有機紀念物直接進入高溫玻璃，就可能在玻璃內發生熱分解，產生氣體、碳化及其他轉化痕跡。

如果某一種製程在進入玻璃以前，已經將有機材料作不同程度的前處理、分離或轉化，最後進入玻璃的材料自然可能完全不同。

因此：

有氣泡 ≠ 技術不好

同樣：

沒有氣泡 ≠ 技術一定比較高

在比較兩件作品之前，更應該先問：

它們使用的是不是同一種材料？是不是同一條製程路徑？

如果不是，單憑外觀比較「哪一個比較乾淨」，其實沒有太大材料學意義。

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十二、TOQ 為什麼選擇保留這些高溫轉化痕跡？

TOQ 所採用的製作方向，是讓：

毛髮等紀念物直接參與琉璃的高溫製作。

因此，我們不會將作品描述成：

「原本那根毛完整、不變地被封存在玻璃中。」

因為從材料科學與我們實際製作所觀察到的結果來看，這並不是高溫下真正發生的事情。

毛髮等有機紀念物進入高溫後，會經歷真正的材料轉化。

最後可能形成：

• 氣泡；
• 碳化痕；
• 煙霧般的層次；
• 黑色或深色細小點狀痕跡。

而牙齒等鈣質紀念物，則可能呈現不同的白色細小點狀或砂粒般效果。

不同紀念物，本來就不應被期待在玻璃中產生完全相同的結果。

TOQ 所重視的不是：

如何把所有材料反應痕跡完全消除。

我們更在意的是：

交到我們手中的那份毛髮等紀念物，有沒有真正參與這次玻璃的製作與轉化。

這也是 TOQ CLEAR Process 透明製作承諾希望建立的其中一個核心：

不把不可見的製程包裝成無法驗證的想像，而是盡可能讓顧客理解：

材料進去了什麼、經歷了什麼，以及最後我們實際看到了什麼。

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結語｜外觀看起來像什麼，和它真正是什麼，是兩回事

毛髮可以被萃取。

毛髮也可以被高溫碳化。

高溫後亦有可能留下少量無機物。

玻璃裡出現白色固體，也並不違反材料科學。

但這幾句話不能被直接串成：

「所以任何白色物質就是毛髮中的碳。」

同樣也不能因為某件作品具有氣泡或黑點，就直接判斷製作技術較差。

真正科學的判斷需要把三件事分開：

1. 原始投入的是什麼？
2. 製作過程發生了什麼？
3. 最後留下來的物質究竟是什麼？

這三個答案未必相同。

如果真的要確認最後的白色、黑色或晶體狀物質到底是什麼，答案最終仍然必須回到：

測量、分析與證據。

這也是 TOQ 接下來希望再往前走的一步。

我們不希望只停留在「我們認為」。

如果條件許可，我們希望透過第三方 TGA、SEM-EDS、Raman、XRD 等材料分析，建立更完整的紀念物高溫轉化資料。

當真正取得數據後，我們也會更新本文。

因為對材料而言：

最有說服力的從來不是一個漂亮的名稱，而是它真正經歷過什麼，以及我們是否有辦法證明。

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參考研究與科學資料

1. 人類毛髮 900°C 氮氣環境熱裂解研究

Fabrication of 3D Carbon Microelectromechanical Systems (C-MEMS): Human Hair Derived Carbon Microfibers

900°C、N₂ 氣氛下將人類毛髮轉化為 glassy carbon microfibers，並以 SEM、EDX、Raman 分析。

研究全文：

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5608459/

DOI：

https://doi.org/10.3791/55649

2. 人類毛髮受熱與角蛋白變性研究

Heat-damaged evaluation of virgin hair

使用 TG/DSC-MS/FTIR 等方法分析毛髮受熱後的氣體產物及 α-keratin 變化，研究報告約 200°C 起出現相關熱分解產物，變性溫度約 237°C。

PubMed：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30861299/

DOI：

https://doi.org/10.1111/jocd.12892

3. 人類毛髮角蛋白／黑色素萃取研究

One-Pot Extraction of Bioresources from Human Hair via a Zero-Waste Green Route

證明人類毛髮可以經化學方法處理及分離 keratin、melanin 等材料。

研究全文：

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10157874/

DOI：

https://doi.org/10.1021/acsomega.3c01428

4. 人類頭髮無機元素分析

Age- and sex-dependence of five major elements in the development of human scalp hair

以 ICP-MS 分析 322 份頭髮樣本中的 sulfur、calcium、magnesium、zinc、copper。

研究全文：

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6925836/

5. 900°C 人類毛髮衍生碳材料研究

Carbonised Human Hair Incorporated in Agar/KGM Bioscaffold for Tissue Engineering Application

將人類毛髮在 900°C、氮氣環境下熱裂解並製成細微碳粉，再作材料表徵。

研究全文：

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9785055/

6. Hydrogen 基本物性

PubChem－Hydrogen

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Hydrogen

7. Nitrogen 基本物性

PubChem－Nitrogen

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Nitrogen

NIST Chemistry WebBook－Nitrogen Phase Change Data

https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7727379&Mask=4

8. Oxygen 基本物性

NIST Chemistry WebBook－Oxygen Phase Change Data

https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7782447&Mask=4

9. Sulfur 基本物性

PubChem－Sulfur

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Sulfur

10. Carbon 基本物性

PubChem－Carbon

https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Carbon

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關於本文

本文主要引用人類頭髮相關實驗研究。

不同物種毛髮雖同樣以角蛋白為重要結構成分，但其組成、礦物比例與高溫行為不應被假定為完全相同。

本文所列純元素熔點與沸點僅用作基本物理性質參考。毛髮的實際熱裂解並不是將其直接分離成純 C、H、N、O、S，因此不能只以單一元素的熔點推導實際高溫產物。

不同創作者亦可能採用不同前處理、玻璃配方、添加物與未公開製程。

在沒有實際樣本、完整製程資料及材料分析結果以前，本文不對任何特定品牌或商品的成分作出判定。

初版：2026 年 8 月
研究狀態：公開文獻整理；TOQ 第三方材料分析規劃中。