2015 Fiscal Year Annual Research Report
サブナノメートルの粗さと潤滑膜をもつ球・平面間の吸引・接触特性の解析的研究
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24560154
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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, 理工学研究科, 名誉教授 (40152524)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノトライボロジー / コンタクトメカニクス / 表面分子間力 / メニスカス / 希薄液膜流動 / 磁気記録 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サブナノメートルの粗さと潤滑膜をもつ球・平面間の吸引・接触特性を解析し，磁気ディスク装置において，単分子層以下の潤滑膜と1 nm 以下の粗さを持つ磁気ディスク面とヘッドとの近接・接触時における諸現象を数理的に明らかにした．
１．ヘッドスライダの磁気ディスク面への近接・接触時における振動特性の解明：表面吸着力として簡便なJKR理論を用いて，接触開始時のスライダ等価剛性の変化から実験的に知られているスライダ振動数の変化のメカニズム明らかにした．
２．単分子層以下の希薄潤滑液膜に対する拡散流動方程式の提案：ヘッドがディスクに接触したときに生じる平均膜厚さ0.24 nmの潤滑膜の流動成分の排除痕が修復される速度を既存の拡散流動基礎式で解析すると等価的にバルクの数十倍の粘度を用いるなければ修復特性が定量的に評価できないことを明らかにした．そこで新たに単分子膜以下の液膜流動に関して密度低下を考慮した拡散流動方程式を導出した．これを用いると実験的に得られている単分子層以下の液膜粘度を用いて，排除痕の修復特性や拡散係数が合理的に評価できることを明らかにした．
３．希薄液膜によるメニスカス弾性接触特性の数値解析法の開発と特性解明：1 nm以下の希薄潤滑液膜をもつ磁気ディスクとヘッドの接触時の凝着力を解明するため，メニスカス形成による球と平面との弾性接触特性を明らかにする数値解析法を開発した．その結果，液膜厚さが0.5 nm以上では凝着接触特性はDMT理論に近くなり，液膜厚さが0.3 nm程度に小さくなるとJKR理論に近い特性を示すことを明らかにした．
４．磁気ディスク面の突起形状特性の測定と分析：ヘッド・ディスク接触時における凝着・接触力を厳密に評価するため，実際の５種類の垂直磁気ディスク面の表面形状を半径2 nmの探針を用いた原子間力顕微鏡(AFM)により計測することに成功した．
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