【摘 要】
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随着生活、工作中信息和数据量快速增加,作为信息和数据的主要存储设备,硬盘的存储容量也不断提高。图案化介质磁盘(Bit Patterned Media,BPM)采用相互隔离的磁岛作为磁记录
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随着生活、工作中信息和数据量快速增加,作为信息和数据的主要存储设备,硬盘的存储容量也不断提高。图案化介质磁盘(Bit Patterned Media,BPM)采用相互隔离的磁岛作为磁记录单元,可以有效减小相邻磁记录位之间的磁干扰,进而大幅提高磁盘的存储密度。在磁头/BPM磁盘界面中,磁头的最低飞行高度低于2nm,BPM磁盘上的润滑剂将不可避免地向磁头转移,由此影响磁头飞行稳定性和数据读写准确性。因此,研究磁头/BPM磁盘界面润滑剂的转移行为和规律,可以为BPM硬盘设计提供优化参数,对提高BPM硬盘工作的可靠性和使用寿命具有重要意义。本文采用分子动力学模拟方法,对磁头/BPM磁盘界面润滑剂转移行为及其影响因素进行了系统研究,分析和对比了磁头/BPM磁盘在非接触、接触碰撞情况下的润滑剂转移量和分布情况,探究了两种情况下的润滑剂转移规律。根据BPM磁盘的表面形貌特征,采用粗粒珠簧模型的建模原理,建立了BPM磁盘上Z-Dol型PFPF润滑剂模型。进一步考虑了润滑剂与磁头、BPM磁盘DLC层的物理吸附和化学键合作用以及空气轴承压力分布特点,建立了磁头/BPM磁盘界面润滑剂转移的分子动力学模型,分析了BPM磁盘润滑剂分布的微观变化和转移过程。揭示了在非接触情况下润滑剂转移和分布随磁头凸台倾角、磁盘DLC层官能团比率、磁记录位间距和润滑剂分子种类、厚度、分子碎片等界面参数的变化规律。考虑到磁头在读写数据时会发生飞行扰动,进一步探究了磁头飞行高度、局部压力差、飞行俯仰角等磁头飞行扰动情况对润滑剂转移的影响规律。磁头飞行扰动较大时会与BPM磁盘发生接触碰撞,因此建立了磁头/BPM磁盘接触碰撞情况下的润滑剂转移模型,分析了磁头/BPM磁盘发生接触碰撞过程中的润滑剂转移过程,并探究了润滑剂转移量随磁头凸台倾角、润滑剂分子类型、BPM磁盘形貌参数和磁头飞行俯仰角等参数的变化规律。研究发现,接触碰撞对润滑剂的分布和转移量影响显著,磁头凸台倾角、润滑剂分子类型和磁头飞行俯仰角等对润滑剂转移量的影响规律在非接触和接触碰撞时存在较大差异。
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