2020 Fiscal Year Annual Research Report
Stress and deformation analyses of elastic body without contact generated by intermolecular forces and its application to the next generation ultra-high density magnetic recording
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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 | 表面力 / 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 / 球面・平面間の応力分布 / 引き離し速度依存性 |
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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、前年度までに確立した応力計算手法を用いて、一様な材料からなる球面と、面内方向に２種類の１次元的あるいは２次元的な材料分布、特に繰り返し分布を有する半無限物体から受ける垂直応力・せん断応力を算出するプログラムを開発した。これを用いて、球面・平面間に働く各応力に関して、２面間距離および曲率半径への依存性を定量的に明らかにした。さらに、この応力を積分して力を計算するプログラムの開発を行った。実験に関しては、超高精度表面間力測定装置を用いて昨年に引き続き表面力の引き離し速度依存性についてより詳細に調べた。その結果、シリコンゴムの一種であるPDMSの表面力が引き離し速度を大きくするとより急峻に変化することなどを明らかにした。さらに、この装置の引き離し過程のシミュレーションを行い、実験結果と比較した。その結果、硬い材料については計算結果とよく一致するが、柔らかい材料については荷重が負の領域で一致しないことが明らかとなった。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、表面力に空気膜による反力を加味する検討を行った。
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