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石墨烯又一神奇之处

发布时间:2021-07-27   浏览量:432次

石墨烯可将硬盘容量提高十倍,剑桥在Nature子刊发表最新研究关注前沿科技 量子位 6月13日水木番 发自 凹非寺

量子位 报道 | 公众号 QbitAI你的硬盘又涨价了吗?

多年来,机械硬盘行业发展一直停滞不前,价格却居高不下。


尽管现在固态硬盘用得相当广泛,但机械硬盘在计算领域仍然占有一席之地。

硬盘的存储容量当然在不断增加,但随着我们的媒介需求越来越大,我们需要能够存储更大数据量的硬盘。

那么到底能不能再提高硬盘的存储能力呢?

最近,剑桥大学石墨烯中心的研究人员发现:

石墨烯可用于超高密度的硬盘驱动器,与当前技术相比,每平方英寸数据存储量可以从目前的1Tb提高到10Tb。

这意味着容量提高了十倍啊!


该研究已经发表在Nature Communications上,是剑桥大学与埃克塞特大学、印度CSIR-先进材料与工艺研究所、EPFL、新加坡国立大学和美国阿贡国家实验室的团队合作进行的。


下面,我们先来看看石墨烯怎么用于机械硬盘的?石墨烯怎么用于HDD


HDD (硬盘驱动器)最早出现在 1950 年代,但它们在个人计算机中作为存储设备的使用直到 1980 年代中期才开始兴起。



硬盘包含两个主要部分:盘片和磁头。

数据是通过磁头写在盘片上的,当盘片旋转时,磁头会在盘片上方每分钟几千转快速移动,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,磁头和盘片之间的空间大小决定了硬盘的存储密度。

那中间的空间大小是什么呢?

中间的层名叫碳基涂层 (COC),它是碳基材料,可以用于保护盘片免受机械损坏和腐蚀。

自1990年以来,HDD的数据密度已经翻了两番,数据密度每平方英寸已达到1TB,相应的碳基涂层的厚度已经从12.5nm减少到3nm左右。

如果还想进一步提高数据密度的呢?就得考虑还有什么材料能再薄。

要说薄,石墨烯可是具有无与伦比的薄度。

此外,石墨烯还具备防腐蚀、低摩擦、耐磨性、硬度强、润滑剂兼容性和表面光滑度方面的所有理想特性。

所以,剑桥的研究人员用一到四层石墨烯代替了传统的商业碳基涂层。

效果如何多说无益,看看实际效果如何?

研究人员将石墨烯转移到由铁铂制成的硬盘上作为磁记录层,并测试了热辅助磁记录 (HAMR)。

HAMR可以将记录层加热到更高的温度,来增加存储密度,使数据位更小,更紧密地排列在一起,同时还能保持稳定。

在2020年2月,昭和电工(SDK)公布了下一代全新磁性薄膜,由铁-铂(Fe-Pt)合金制成薄膜磁性层,与HAMR技术相结合,可以将数据密度提高到每平方英寸6TB。

看看,这就是结合HAMR技术的威力。

此外,当前的碳基涂层在这些高温下无法发挥作用,但石墨烯可以。

研究人员表示,单个石墨烯层可将腐蚀降低 2.5 倍。

因此,基于四层石墨烯的COC与其他创新技术结合使用,如HAMR和比特图案化磁记录(BPM),可以远胜过当前的 HDD。

最终给出的数据密度也的的确确破了纪录,每平方英寸的数据密度惊人地超过 10 TB