title: In-situ measurement of the α-to-β transition in human hair under varying conditions
Creators: name: Liebhart, Johannes
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: In dieser Masterarbeit werden menschliche Haare in situ unter Zugbelastung und Feuchtigkeit
durch Röntgenweitwinkelstreuung (WAXS) untersucht. Dabei soll ein Nachweis über
das Auftreten des a- zu ß-Übergangs im Keratin der Haare erbracht werden. Da Haare
eine wichtige gesellschaftlichen Relevanz haben, sind das Wissen über ihre strukturelle
Beschaffenheit und ihr Verhalten von großem Interesse. Da dieser Übergang bisher nur in
Synchrotronanlagen nachgewiesen wurde, stellt sich die Frage, ob es auch die Möglichkeit
gibt, ihn im Labor zu messen.
Dafür wurde die Bruker-Nanostar-SAXS-Anlage verwendet und ein passender Versuchsaufbau
realisiert. Zur Detektion der Streumuster mussten aus diversen Gründen Imageplates verwendet werden, die sich in einem Abstand von 51.7mm zur Probe befinden. Die Haarproben werden in eine Zugmaschine innerhalb einer Feuchtekammer eingespannt. Dabei werden im Verlauf der Messungen sowohl die Feuchtigkeit als auch die Zugbelastung am Haar variiert, um die Bedingungen für das Auftreten des a- zu ß-Übergangs bestimmen zu können. Die Messungen dieses Projekts haben im Gegensatz zu vorherigen Studien [1] nicht nur auf das Synchrotron verzichtet, sondern auch menschliche Haare verwendet. Anstatt von Dampf wurden die Haare mittels Feuchtegenerator befeuchtet. Aufgrund der geringeren Dehnbarkeit von menschlichem Haar im Vergleich zu Pferdehaar konnten nur Belastungen von bis zu 60% Dehnung erzielt werden. Die gemessenen Intensitäten wurden sowohl in horizontaler als auch vertikaler Orientierung ausgewertet. Die Resultate zeigen, dass das erwartete Verhalten teilweise beobachtet werden konnte. Jedoch sind nicht alle Beugungsreflexe in den Aufnahmen nachweisbar, da sie einerseits aufgrund des Aufbaus nicht sichtbar sind. Für einen weiteren Peak, der nicht eindeutig beobachtet werden kann, könnte eine mögliche Erklärung sein, dass Dampf und damit auch eine höhere Temperatur ein wichtiger Faktor für das Auftreten des a- zu ß-Übergangs ist.
description: In this master’s thesis, human hair is examined in situ under tensile stress and humidity
using wide-angle X-ray scattering (WAXS). The aim is to provide evidence for the
occurrence of the a-to-ß transition in the keratin of hair. Since hair has significant
societal relevance, knowledge about its structural properties and behavior is of great
interest. As this transition has so far only been detected in synchrotron facilities, the question arises whether it is also possible to measure it in a laboratory setting. For this purpose, the Bruker Nanostar SAXS system was used, and a suitable experimental setup was implemented. To detect the scattering patterns, image plates had to be used for various reasons. These plates are positioned at a distance of 51.7mm from the sample. The hair samples are clamped into a tensile testing machine within a humidity chamber. During the measurements, both humidity and tensile stress applied to the hair are varied to determine the conditions for the occurrence of the a-to-ß transition. Compared to previous studies [1], this project not only refrained from using a synchrotron but also used human hair. Instead of steam, the hair was humidified using a humidity generator. Due to the lower extensibility of human hair compared to horsehair, only tensile strains of up to 60% could be achieved. The measured intensities were analyzed in both horizontal and vertical orientations. The results show that the expected behavior could be partially observed. However, not all diffraction reflexes are detectable in the recordings, as some are not visible due to the setup. For another peak that cannot be clearly observed, a possible explanation is that steam, and thus a higher temperature, is an important factor for the occurrence of the a-to-ß transition.