Магнитные пластины с графеновым покрытием позволят вдесятеро увеличить ёмкость жёстких дисков
Опубликовал: FIELD LINE, 7-06-2021, 03:26, Технологии / Железо, 319, 0
Использование графена при изготовлении пластин жёстких дисков позволит десятикратно повысить плотность записи по сравнению со стандартными HDD, используемыми в настоящее время. К такому выводу пришли учёные из Кембриджского центра графена, Университета Эксетера и их коллеги из Индии, Швейцарии, Сингапура и США. Они провели соответствующее исследование, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications.
Жесткие диски используются в качестве основных запоминающих устройств с середины 80-х годов прошлого века. С тех пор они уменьшились в размерах, а плотность записи данных значительно возросла. Хотя в наши дни в мобильных устройствах в основном применяются твердотельные накопители, жёсткие диски продолжают оставаться популярным продуктом для настольных компьютеров, в основном из-за более приемлемой цены.
Основными компонентами жёсткого диска являются пластины и магнитная головка, используемая для записи и чтения данных. Для обеспечения более высокой плотности записи пространство между пластинами и читающими головками постоянно уменьшается, и в настоящее время большую часть таких промежутков занимает углеродное покрытие, предназначенное для защиты пластин от механических повреждений и коррозии. Плотность записи данных на жёсткие диски с 1990 года выросла в четыре раза, до 1 Тбит/дюйм² (до 2 Тбит/дюйм² при использовании HAMR), а толщина защитного покрытия на пластинах уменьшилась с 12,5 нм до примерно 3 нм.
Исследователи использовали вместо традиционного защитного покрытия от одного до четырёх слоёв графенового покрытия, после чего проверили пластины на износ, коррозию, термическую стабильность и совместимость со смазочными материалами. Оказалось, что покрытие из графена не только значительно тоньше, оно также обладает свойствами, которые необходимы покрытию пластин жёстких дисков с точки зрения защиты, снижения трения, повышения износостойкости, гладкости поверхности, твёрдости и совместимости со смазочными материалами.
Графен позволяет вдвое снизить трение, а также обеспечивает значительно более высокую защиту от коррозии и износа, чем используемые в настоящее время решения. Всего один слой графена в 2,5 раза эффективнее противостоит коррозии.
Учёные также протестировали термомагнитную запись (HAMR), которая позволяет значительно повысить плотность данных на пластине за счёт нагрева записывающего слоя до высоких температур. Тут использование графена позволяет добиться беспрецедентной плотности записи более 10 Тбит/дюйм². Ученые отмечают, что значительный скачок в плане повышения плотности записи при одновременном увеличении износостойкости являются большим шагом в направлении создания более надёжных жёстких дисков, которые позволят сохранять большие объёмы данных.
«Демонстрация того, что графен может служить защитным покрытием для обычных жёстких дисков и что он способен выдерживать условия HAMR, является очень важным результатом. Это будет способствовать дальнейшему развитию и появлению новых жёстких дисков с высокой плотностью записи», — считает Анна Отт (Anna Ott), сотрудница Кембриджского центра графена, участвовавшая в исследовании.
Жесткие диски используются в качестве основных запоминающих устройств с середины 80-х годов прошлого века. С тех пор они уменьшились в размерах, а плотность записи данных значительно возросла. Хотя в наши дни в мобильных устройствах в основном применяются твердотельные накопители, жёсткие диски продолжают оставаться популярным продуктом для настольных компьютеров, в основном из-за более приемлемой цены.
Основными компонентами жёсткого диска являются пластины и магнитная головка, используемая для записи и чтения данных. Для обеспечения более высокой плотности записи пространство между пластинами и читающими головками постоянно уменьшается, и в настоящее время большую часть таких промежутков занимает углеродное покрытие, предназначенное для защиты пластин от механических повреждений и коррозии. Плотность записи данных на жёсткие диски с 1990 года выросла в четыре раза, до 1 Тбит/дюйм² (до 2 Тбит/дюйм² при использовании HAMR), а толщина защитного покрытия на пластинах уменьшилась с 12,5 нм до примерно 3 нм.
Исследователи использовали вместо традиционного защитного покрытия от одного до четырёх слоёв графенового покрытия, после чего проверили пластины на износ, коррозию, термическую стабильность и совместимость со смазочными материалами. Оказалось, что покрытие из графена не только значительно тоньше, оно также обладает свойствами, которые необходимы покрытию пластин жёстких дисков с точки зрения защиты, снижения трения, повышения износостойкости, гладкости поверхности, твёрдости и совместимости со смазочными материалами.
Графен позволяет вдвое снизить трение, а также обеспечивает значительно более высокую защиту от коррозии и износа, чем используемые в настоящее время решения. Всего один слой графена в 2,5 раза эффективнее противостоит коррозии.
Учёные также протестировали термомагнитную запись (HAMR), которая позволяет значительно повысить плотность данных на пластине за счёт нагрева записывающего слоя до высоких температур. Тут использование графена позволяет добиться беспрецедентной плотности записи более 10 Тбит/дюйм². Ученые отмечают, что значительный скачок в плане повышения плотности записи при одновременном увеличении износостойкости являются большим шагом в направлении создания более надёжных жёстких дисков, которые позволят сохранять большие объёмы данных.
«Демонстрация того, что графен может служить защитным покрытием для обычных жёстких дисков и что он способен выдерживать условия HAMR, является очень важным результатом. Это будет способствовать дальнейшему развитию и появлению новых жёстких дисков с высокой плотностью записи», — считает Анна Отт (Anna Ott), сотрудница Кембриджского центра графена, участвовавшая в исследовании.
