2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical Study on Touchdown Vibration of Subnanometer Flying Head Slider and Molecularly Thin Liquid Film Lubrication
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16K06039
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小野 京右 東京工業大学, 工学院, 名誉教授 (40152524)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ヘッド・ディスクインタフェース / 表面力 / 分子間力 / ヘッドタッチダウン特性 / 分離圧式 / 希薄液膜拡散方程式 / 弾性メニスカス接触理論 / 高粘度境界層流体潤滑方程式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気ディスク記憶装置におけるヘッド・ディスク間隙は1nm以下となり，またディスク潤滑膜厚さは単分子層となり，その流動成分は20%以下となっている．本研究はこのようなナノメートル以下の近接記録時のヘッドの動的接触現象および希薄液膜の流動現象を連続体理論により解明することを目的とし，サブナノメートル領域における固体・流体の分子間引力を考慮した接触と希薄液膜流動の理論を開発した．(1)まず市販の５種のディスク面の粗さ突起特性を測定・分析により明らかにし，粗さ突起，DLC膜，固定・流動潤滑膜を考慮してヘッド・ディスク表面間力を定量的に評価できる理論を提案した．次にこれを用いて，実用装置におけるヘッド・ディスク接触時の振動特性を，静的不安定域におけるディスク面うねりによるスライダの応答解析として明らかにし，0.5nm以下の微小すきまのスライダ・ディスク設計指針を提案した．(2)希薄液膜と固体面との引力である分離圧式を，Lennard-Jones Potentialの積分により世界で始めて厳密に導出した．またこの分離圧を用いて単分子層以下の希薄液膜および多層膜の拡散流動方程式の厳密式を導出し，他人の実験データと良く一致することを示した．また(3)希薄液膜によるメニスカス弾性接触特性を厳密に求める理論を開発した．更に上記拡散流動の式を，相対滑りする対向面を有する軸受の流体潤滑膜に拡張し，表面に高粘度のtribo-chemical層をもつ潤滑剤の流体潤滑方程式を世界で始めて定式化した．またこの潤滑方程式を用いて，近年盛んに研究されているmicro/nano-textureの潤滑特性をtaper/tape-flat軸受およびstep軸受モデルとして解析し，従来実験的に明らかにされているなじみ過程により高負荷能力と超低摩擦係数が得られるメカニズムを始めて理論的に明らかにしつつある．
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