2018 Fiscal Year Research-status Report
分子間力による非接触弾性体の応力・変形解析とその次世代超高密度磁気記録への応用
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18K03908
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
松岡 広成 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (10314569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福井 茂壽 鳥取大学, 工学研究科, 特任教授 (40273883)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 表面間力 / ミンドリンの解 / 応力分布 / 非接触状態の応力分布 / 材料分布によるせん断応力 / 材料分布による表面間力の変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、分子間力によって発生する弾性体内部の応力発生特性・弾性変形特性の解明およびその次世代超高密度磁気記録への応用である。より具体的には、(A) 面内方向に材料分布あるいは材料特性分布があり、かつ、弾性体が非接触の状態において、分子間力に起因する表面間応力（垂直・せん断応力）分布および弾性変形の基本特性を理論的に解明すること、(B) 表面力測定装置（SFA）を用いて、理論により得られる結果を実験的に検証すること、(C) 磁気ヘッドの浮上特性解析に適用し、ビット・パターンド・メディア（BPM）におけるヘッド・ディスク・インターフェース（HDI）設計の指針を得ることである。
本年度は、まず、分子間の引力と斥力の両成分を含むレナード・ジョーンズ（LJ）ポテンシャルから出発し、一様な材料で構成される物体内部の分子が、1次元の面内方向材料分布を有する物体から受ける力を算出した。これを弾性体内部の点荷重としてミンドリンの解に代入し、非接触状態において弾性体内部に生じる垂直応力・せん断応力分布を求める計算手法を提案した。また、これを数値計算するプログラムの開発に着手し、その基本部分を作成すると共に、応力分布をカラーマップで表し、表面間距離依存性や材料定数依存性等の基本特性を示した。実験に関しては、表面力測定装置を用いて高分子材料の一種であるPDMSとガラス間の表面力を超高精度測定し、その特性を明らかにした。また、この理論を磁気ヘッドの浮上特性解析に組み込むための手法に関する基礎検討を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理論については、1次元面内方向の材料分布に対する均質材料物体内の点荷重をレナード・ジョーンズ（LJ）ポテンシャルを用いて導出し、この点荷重をミンドリンの解に代入することで物体内の垂直応力・せん断応力の分布を計算することに成功した。実験については、表面力測定装置を用いてPDMSとガラス間の表面力を超高精度に測定し、理論の検証を行うための基礎データを得た。磁気ヘッドの浮上特性解析については、上記理論の組み込み手法について基礎的な検討を開始した。
上記の内容は、当初の研究計画にほぼ合致しているため、本研究課題は概ね順調に推移していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
理論については、今年度に構築した基礎的な理論を基に、分子間力に起因した表面力による弾性体内部の応力特性をさらに深く追求する。特に、材料分布が繰り返す場合と繰り返さない場合に着目し、その基本特性および差異を計算により明らかにする。また、磁気ヘッドの浮上特性解析に組み込めるよう、これを応力を積分して力を計算するプログラムも開発する。
実験については、理論の検証のための実験手法およびノウハウをより確実に取得する。その後、さらに実験条件を変えてデータの蓄積を行う。
磁気ヘッドの浮上特性解析については、浮上特性に関する基本特性を把握した後、より精緻なプログラム開発を行う。導出した理論や得られた実験データを適宜取り込むことにより、ビット・パターンド・メディア（BPM）に対するヘッド・ディスク・インターフェース（HDI）設計の指針を提案する。
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| Causes of Carryover |
今年度は、予備実験に加えて本実験に着手した段階であるため、実験用消耗品費が若干少なめであった。
今後の使用計画としては、今後実験が本格化すると実験部品をより多く使用するため、特に問題なく使用が見込まれると考えられる。
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Research Products
(5 results)
