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里程碑!科学家用石墨烯打造出超高密度硬盘,数据存储容量提升10倍

前瞻网    2021-06-10 09:09

剑桥大学石墨烯中心的研究人员表示,石墨烯可以用于超高密度硬盘驱动器(HDD)。与目前的技术相比,其存储数据的容量可以提高10倍:单位平方英寸数据存储量,可以从目前的1Tb提高到10Tb。

这项研究发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上,是与埃克塞特大学、印度、瑞士、新加坡和美国的团队合作进行的。

里程碑!科学家用石墨烯打造出超高密度硬盘,数据存储容量提升10倍

超高密度硬盘最早出现在20世纪50年代,但它作为个人电脑存储设备的应用直到80年代中期才开始。它们的尺寸越来越小,存储字节的数量也越来越密集。虽然固态硬盘在移动设备中很受欢迎,但超高密度硬盘仍被用于在台式电脑中存储文件,这主要是由于其高效生产和购买成本。

超高密度硬盘包含两个主要组件:盘片和磁头。数据是用磁头写入磁盘的,磁头在磁盘旋转时在磁盘上方快速移动。头部和盘片之间的空间不断减少,以实现更高的密度。

目前,用于保护盘片免受机械损伤和腐蚀的碳基涂层(COCs)占据了这一空间的大部分。自1990年以来,HDD的数据密度已经翻了两番,COC的厚度从12.5纳米减少到大约3nm,相当于每平方英寸1tb。现在,石墨烯使研究人员又迈向了一个新的里程碑。

剑桥大学的研究人员用1-4层石墨烯取代了商业COCs,并测试了摩擦、磨损、腐蚀、热稳定性和润滑剂兼容性。除了其无与伦比的厚度外,石墨烯还在防腐、低摩擦、耐磨、硬度、润滑剂相容性和表面光滑度等方面满足了HDD涂层的所有理想性能。

与最先进的解决方案相比,石墨烯能使摩擦减少两倍,并提供更好的腐蚀和磨损。事实上,一层石墨烯可以减少2.5倍的腐蚀。

剑桥大学的科学家们将石墨烯转移到由铁铂制成的硬盘作为磁记录层,并测试了热辅助磁记录(HAMR)——一种通过将记录层加热到高温来增加存储密度的新技术。目前的COCs不能在这种高温下发挥作用,但石墨烯可以。因此,石墨烯,加上HAMR,可以提供前所未有的数据密度,超过每平方英寸10tb。

在这一过程中,他们证明石墨烯可以作为传统硬盘驱动器的保护涂层,并且能够满足HAMR的条件。这将进一步推动新型高密度硬盘驱动器的开发。

结果,他们制造出来的HDD,数据密度提高了10倍,磨损率显著降低,这对于实现更可持续、更持久的磁性数据记录至关重要。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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