机械硬盘(HDD)涂层石墨烯材料:提升10倍存储密度与耐用性

最新研究发布消息：石墨烯可以将机械硬盘的数据存储密度提高10倍以上:剑桥石墨烯中心的一个硬盘和印度埃克塞特大学、瑞士等。使用碳基涂层，这是一种特殊的涂层，用于保护磁盘免受机械损坏和腐蚀，这一层占据了两种结构的大部分。

剑桥大学的科学家与来自埃克塞特大学、印度、瑞士、新加坡和美国的团队合作，发表了一项关于使用石墨烯将HDD容量提高十倍的研究报告。石墨烯在HDD中的特殊应用是针对碳基涂层（COC），也就是用于保护盘片免受机械损坏和腐蚀的涂层，而COC占据了磁头和数据盘之间很大一部分所需空间。由于固态硬盘（SSD）拥有着卓越的数据传输速度，可谓是装机人士的首选。但机械硬盘（HDD）也有着得天独厚的优点，例如耐用性、价格等。

据外媒报道，英国剑桥大学发表在《自然-通讯》上的一项研究指出，石墨烯可用于机械硬盘的涂层材料，与目前的技术相比，不仅可将容量提升10倍，而且还更耐用。

众所周知，机械硬盘主要由盘片、磁头、盘片转轴及控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部分组成。

而盘片和磁头则是机械硬盘的两个主要组件，磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。因此，磁头和盘片之间空间大小决定了硬盘的存储密度。

目前，碳基涂层（COC）作为保护盘片免受机械损伤和腐蚀的涂层，占据了磁头和盘片之间的很大空间。自1990年以来，硬盘的存储密度翻了两番，COC厚度也从12.5nm降至3nm左右，相当于每平方英寸1TB。

研究人员使用了一到四层石墨烯取代了传统机械硬盘中的商用碳基涂层，并测试了摩擦、磨损、腐蚀、热稳定性和润滑剂相容性。

结果发现，石墨烯不仅占用空间更小，而在在防腐、低摩擦、耐磨性、硬度、润滑剂相容性和表面光滑性方面为机械硬盘的涂层带来了前所未有的理想性能。

石墨烯COC的另一个重要作用是，可以很好地与热辅助磁记录（HAMR）技术配合使用。这种容量提升的技术与某些COC材料并不匹配，而石墨烯则在高温下表现得非常好。剑桥的研究人员认为研究结果表明了石墨烯在尖端技术中大规模应用的可行性，对于数据需求量愈加庞大的当今社会，采用石墨烯COC材料毫无疑问十分具有价值。

在2020年2月，昭和电工（SDK）公布了下一代全新磁性薄膜，会由铁-铂（Fe-Pt）合金制成薄膜磁性层，目前正准备商业化生产。昭和电工的全新磁性薄膜会与HAMR技术相结合，预计可以将密度提高到每平方英寸6TB。

此外，研究人员还测试了使用石墨烯材料机械硬盘的热辅助磁记录技术（HAMR），发现热辅助磁记录技术可以良好运行，在此加持之下，硬盘的存储密度则超过每平方英寸10TB。

剑桥大学的安娜·奥特（Anna Ott）博士表示，石墨烯可以作为传统硬盘驱动器的保护涂层，不仅将硬盘存储密度提高了10倍，磨损率也显著降低，这对于实现更可持续、更持久的磁数据记录至关重要。

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