發(fā)布時(shí)間：2018-01-01 03:33

  本文關(guān)鍵詞：基于分子動(dòng)力學(xué)的磁頭磁盤界面潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移行為及實(shí)驗(yàn)研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：硬盤作為主流的移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備，讀寫數(shù)據(jù)的過程是依靠嵌入在磁頭末端的讀寫元件來完成的。讀寫元件與磁盤之間的距離不斷減小，以滿足日益增長(zhǎng)的大容量存儲(chǔ)密度硬盤的需求。但隨著磁頭的飛行高度的降低，磁頭/磁盤界面潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移問題成為影響磁頭飛行高度、進(jìn)而影響磁盤磁存儲(chǔ)密度及磁頭穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。目前磁頭的最低飛行高度已經(jīng)下降到2nm以下，此時(shí)即使磁頭與磁盤之間不發(fā)生接觸，潤(rùn)滑劑也會(huì)在磁頭與磁盤之間轉(zhuǎn)移。因此研究磁頭/磁盤未發(fā)生接觸時(shí)磁頭/磁盤界面的潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移，將有助于改善磁頭飛行穩(wěn)定性，減小磁頭/磁盤發(fā)生接觸的機(jī)會(huì)，進(jìn)而增加硬盤的使用壽命。 本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法，從微觀角度揭示了磁頭與磁盤未接觸的情況下磁頭/磁盤界面潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移機(jī)理，對(duì)其影響因素進(jìn)行了仿真研究，并運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段研究了磁頭傾角、磁頭動(dòng)態(tài)傾角等因素對(duì)磁頭/磁盤界面潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移及磁盤上潤(rùn)滑劑分布的影響，分析了發(fā)生轉(zhuǎn)移后的潤(rùn)滑劑在磁頭工作表面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 根據(jù)磁盤上DLC層與潤(rùn)滑劑分子之間的相互作用，采用分子動(dòng)力學(xué)理論，構(gòu)建了改進(jìn)的粗粒珠簧模型�？紤]到空氣軸承壓力差及磁盤轉(zhuǎn)速的影響，基于改進(jìn)的粗粒珠簧模型，建立了潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移模型。運(yùn)用該模型從微觀角度分析了磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑的轉(zhuǎn)移過程。研究了當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁頭空氣軸承表面上凸臺(tái)傾角對(duì)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移的影響。此外，分析了DLC表層官能團(tuán)的數(shù)量、DLC層表面粗糙度、磁盤表面凸起對(duì)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移及潤(rùn)滑劑在磁盤上分布的影響。 考慮磁盤表面潤(rùn)滑膜的厚度、HAMR磁頭/磁盤界面局部溫度升高、磁頭飛行狀態(tài)或空氣軸承表面的差異造成的空氣軸承壓力差不同、潤(rùn)滑劑分子的斷裂等因素，采用所建立的分子動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑的轉(zhuǎn)移量進(jìn)行了仿真研究，分析了磁盤表面潤(rùn)滑膜厚度、不同種類潤(rùn)滑劑分子、磁盤表面局部溫度差、空氣軸承壓力差、磁頭/磁盤間隙、潤(rùn)滑劑分子碎片等因素對(duì)磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移的影響。 研究了磁頭的俯仰角和側(cè)翻角對(duì)磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移和對(duì)磁盤表面潤(rùn)滑劑分布的影響。采用二次離子質(zhì)譜儀和光學(xué)表面分析儀分別對(duì)磁頭表面及磁盤上潤(rùn)滑劑的分布進(jìn)行了分析；采用飛行高度測(cè)試儀研究了磁頭的動(dòng)態(tài)俯仰角及動(dòng)態(tài)側(cè)翻角對(duì)磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移的影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)使用涂有3潤(rùn)滑劑的盤片來測(cè)量磁頭的飛行高度，并使用電荷耦合攝像機(jī)觀察轉(zhuǎn)移到磁頭上的潤(rùn)滑劑在磁頭上的運(yùn)動(dòng)情況；使用涂有12潤(rùn)滑劑的盤片來研究磁頭動(dòng)態(tài)俯仰角和動(dòng)態(tài)側(cè)翻角對(duì)磁頭/磁盤之間潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移的影響。實(shí)驗(yàn)研究表明，磁頭側(cè)翻角對(duì)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移及潤(rùn)滑劑在磁盤上分布的影響大于磁頭俯仰角；磁頭動(dòng)態(tài)側(cè)翻角對(duì)潤(rùn)滑劑轉(zhuǎn)移的影響大于磁頭動(dòng)態(tài)俯仰角。當(dāng)磁頭飛行在磁盤外側(cè)時(shí)，，轉(zhuǎn)移到磁頭上的潤(rùn)滑劑流向磁頭末端內(nèi)側(cè)；當(dāng)磁頭飛行在磁盤內(nèi)側(cè)時(shí)，轉(zhuǎn)移到磁頭上的潤(rùn)滑劑流向磁頭末端外側(cè)。
[Abstract]:The invention relates to a magnetic head / magnetic disk interface lubricant transfer problem , which can improve the flying stability of the magnetic head , reduce the chance of contact of the magnetic head / disk , and further increase the service life of the hard disk . In this paper , the mechanism of magnetic head / magnetic disk interface lubricant transfer under the condition of uncontact of magnetic head and magnetic disk is revealed by molecular dynamics method . The influence factors of magnetic head / disk interface lubricant are studied . The influence of magnetic head inclination angle and head dynamic inclination angle on magnetic head / magnetic disk interface lubricant transfer and lubricant distribution on magnetic disk are studied by means of experimental method . The motion law of lubricant on the working surface of magnetic head is analyzed . Based on the interaction between DLC layer and lubricant molecule on magnetic disk , the molecular dynamics theory is used to construct the modified coarse bead spring model . Based on the modified coarse bead spring model , a lubricant transfer model is established based on the modified coarse bead spring model . Considering the thickness of the disk surface lubricating film , the local temperature increase of the head / disk interface of the HAMR , the difference of air bearing pressure caused by the difference between the flying state of the magnetic head or the surface of the air bearing , and the fracture of the lubricant molecules , a molecular dynamics model is adopted to simulate the transfer amount of the lubricant between the magnetic head and the magnetic disk , and the influence of the factors such as the thickness of the lubricating film on the surface of the magnetic disk , the local temperature difference of the surface of the magnetic disk , the pressure difference of the air bearing , the magnetic head / disk gap and the molecular fragment of the lubricant on the lubricant transfer between the magnetic head / magnetic disk is analyzed . The effects of pitch angle and roll angle of magnetic head on lubricant transfer between magnetic head and disk are studied . The influence of dynamic pitch angle and dynamic side turning angle of magnetic head on lubricant transfer between magnetic head and disk is studied by means of secondary ion mass spectrometer and optical surface analyzer .

【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH117.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1362775