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マルチスケール手法によるナノメータ浮上磁気ヘッドの気液2層潤滑ダイナミクス評価

研究課題

研究課題/領域番号 15360085
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関鳥取大学

研究代表者

福井 茂寿 (福井 茂壽)  鳥取大学, 工学部, 教授 (40273883)

研究分担者 松岡 広成  鳥取大学, 工学部, 助教授 (10314569)
加藤 孝久  独立行政法人産業技術総合研究所, 機械システム研究部門, 総括研究員 (60152716)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2003年度: 10,800千円 (直接経費: 10,800千円)
キーワード液体超薄膜 / 表面張力 / 分子間力 / メニスカス / 長波方程式 / ヘッド・ディスクインターフェース / 分子気体潤滑 / ナノトライポロジー / ナノトライボロジー / マイクロトライボロジー / 分子気体潤滑(MGL) / 分子液体潤滑 / ファンデルワールス力 / メニスカス力 / 磁気ディスク装置 / 浮動形磁気ヘッド / マイクロメカニズム
研究概要

本研究の目的は、超高密度磁気ディスク装置用のヘッド機構実現を目指して、5nm程度の超微小すきまで相対すべり運動する記録ヘッドの動的挙動を、ミクロ/ナノメータ領域における分子気体および分子液体による力学作用を考慮して詳細に解析しうるシミュレーションおよび物性評価の基本技術を開発し、これによりヘッド形状設計のための指針を得ることである。このため、分子レベルからマクロレベルにわたって、着目するスケールに応じた最適な解析手法を選択・駆使し、その結果を融合することにより(マルチスケール手法)、分子レベルのレオロジーからマクロレベルのスライダ動特性までを包括する解析手法の確立を目指した。
平成17年度の研究実績を以下に示す。
(1)液体超薄膜を考慮したインターフェースモデルの構築(液体メニスカスによるヒステリシス現象の解明):弾性変形する単一突起(球面)と液体ナノ薄膜で覆われた固体間の押し付け・引き離しの素過程に関するメニスカスの取り扱いについて、新たに、i)液体ナノ薄膜の不安定性によるメニスカスの形成、ii)液体ナノ薄膜より形成されるメニスカスの形状と表面力、iii)メニスカスの破断を総合的に考慮した固体間インターフェースモデルを構築した。
(2)液体超薄膜の流動・変形特性の数値シミュレーション(種々の境界・初期条件による生ずる変形):液体超薄膜の変形・流動特性を、液体界面の変形を支配する長波方程式の時間発展問題として数値的に解き、予め存在する固体面粗さ、表面張力分布、液膜段差形状等によって変形する液膜形状の時間変化を定量的に求めた。
さらに、メニスカスを有する液体薄膜ダイナミクス特性解明のためのLB膜による接触角制御データ、AFMを用いた凝着力計測データをそれぞれ蓄積するとともに、超微小すきまのダイナミクス解析で有用なCIP法を新たに有限幅スライダに適用し変動圧力を定量的に求めた。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (30件) 図書 (2件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Dynamic Meniscus Models for MEMS Elements2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsumoto, Y.Nishine, A.Yamaguchi, H.Morishita, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol. 11

      ページ: 1132-1137

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Flying Characteristics of a Slider with Ultrasmall Spacing Considering Surface Force2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol. 11

      ページ: 824-829

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider with Ultra-thin Spacing (CIP Method and Linearized Method)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol. 11

      ページ: 812-818

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Flying Characteristics in the Free Molecular Region (Influence of Accommodation Coefficients)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Shimada, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol. 11

      ページ: 805-811

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analytical Study of Nanodynamics of a Flying Head Slider Considering the van der Waals Forces for Ultrathin Multilayers2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, H.Kokumai, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc. 2004 Intl. Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science

      ページ: 197-198

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] State of the art of head slider technologies2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsuoka, K.Yamane
    • 雑誌名

      Synopses of the International Tribology Conference (ITC)

      ページ: 78-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Flying Characteristics in the Free Molecular Region (Influence of Accommodation Coefficients)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Shimada, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies Vol.11

      ページ: 805-811

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider with Ultra-thin Spacing (CIP Method and Linearized Method)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies Vol.11

      ページ: 812-818

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Corrected expression of the van der Waals pressure for multilayered system with application to analyses of static characteristics of flying head sliders with an ultrasmall spacing2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies Vol.11

      ページ: 824-829

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Meniscus Models for MEMS Elements2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsumoto, Y.Nishine, A.Yamaguchi, H.Morishita, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies Vol.11

      ページ: 1132-1137

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] State of the art of head slider technologies2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsuoka, K.Yamane
    • 雑誌名

      Synopses of the International Tribology Conference (ITC), Kobe

      ページ: 78-78

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Instability Analysis of Ultra-Thin Polar Lubricant Surface2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, K.Yorino, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME-Information Storage and Processing Systems (ISPS) Conference, Santa Clara University

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of the van der Waals Force between Multilayers on Flying Characteristics of Head Slider2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, H.Kokumai, S.Okubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME-Information Storage and Processing Systems (ISPS) Conference, Santa Clara University

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Deformation and stability analysis of ultra-thin lubricant films by the long wave equation (Analysis considering the van der Waals force and gas pressure at the liquid surface)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, K.Yorino, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Proceedings of WTC2005, Washington, D.C., USA

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A data correction method for the dynamic measurements by the atomic force microscope2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, Y.Hoshina, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proceedings of WTC2005, Washington, D.C., USA

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Meniscus Models for MEMS Elements2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsumoto, Y.Nishine, A.Yamaguchi, H.Morishita, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11

      ページ: 1132-1137

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Flying Characteristics of a Slider with Ultrasmall Spacing Considering Surface Force2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11

      ページ: 824-829

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider with Ultra-thin Spacing (CIP Method and Linearized Method)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11

      ページ: 812-818

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Flying Characteristics in the Free Molecular Region (Influence of Accommodation Coefficients)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Shimada, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11

      ページ: 805-811

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Meniscus Models for MEMS Elements2005

    • 著者名/発表者名
      S.Matsumoto, Y.Nishine, A.Yamaguchi, H.Morishita, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Flying Characteristics of a Slider with Ultrasmall Spacing Considering Surface Force2005

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider with Ultra-thin Spacing (CIP Method and Linearized Method)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Matsui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Flying Characteristics in the Free Molecular Region (Influence of Accommodation Coefficients)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, H.Shimada, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Micro Systems Technologies Vol.11(印刷中)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Mathematical Modeling and Stability Criteria for Ultra-Thin Layered Gas-Liquid Interface2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Proc. 2004 Intl. Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science

      ページ: 199-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mathematical Modeling and Stability Criteria for Ultra-Thin Layered Gas-Liquid Interface2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui, K.Yamane, H.Matsuoka
    • 雑誌名

      Proc.2004 Intl.Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science, Nagoya

      ページ: 199-200

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Analytical Study of Nanodynamics of a Flying Head Slider Considering the van der Waals Forces for Ultrathin Multilayers2004

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, H.Kokumai, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc.2004 Intl.Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science, Nagoya

      ページ: 197-198

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider Considering van der Waals Forces (Analyses Based on the Corrected van der Waals Force Equation for Multilayers)2003

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc. 2003 Magnetic Storage Symposium (Frontiers of Magnetic Hard Disk Drive Tribology and Technology) ASME Trib-Vol. 15

      ページ: 51-57

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Relative Humidity on Frictional Behavior of Ultra-thin Lubricant Films on Carbon Overcoats2003

    • 著者名/発表者名
      J.Choi, H.Morishita, T.Kato, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc. 2003 JSME-llP/ASME-lSPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (llP/lSPS Joint MlPE'03)

      ページ: 389-390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Dynamic Characteristics of Flying Head Slider Considering van der Waals Forces (Analyses Based on the Corrected van der Waals Force Equation for Multilayers)2003

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc.2003 Magnetic Storage Symposium (Frontiers of Magnetic Hard Disk Drive Tribology and Technology), ASME Trib- Vol.15

      ページ: 51-57

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Relative Humidity on Frictional Behavior of Ultra-thin Lubricant Films on Carbon Overcoats2003

    • 著者名/発表者名
      J.Choi, H.Morishita, T.Kato, H.Matsuoka, S.Fukui
    • 雑誌名

      Proc.of the 2003 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (IIP/ISPS Joint MIPE'03), Yokohama

      ページ: 389-390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] マイクロ・ナノ熱流体ハンドブック 第7章トライポロジー、「ナノ期待潤滑膜」の項(分担執筆)2006

    • 著者名/発表者名
      福井 茂寿
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] マイクロ・ナノ熱流体ハンドブック(分担執筆) 第7章トライボロジー、「ナノ気体潤滑膜」の項2006

    • 著者名/発表者名
      福井 茂寿
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [文献書誌] H.Matsuoka, S.Ohkubo, S.Fukui: "Dynamic Characteristics Flying Head Slider Considering van der Waals Forces (Analyses Based on the Corrected van der Waals Force Equation for Multilayers)"Proceedings of the 2003 Magnetic Storage Symposium, Frontiers of Magnetic Hard Disk Drive Tribology and Technology. ASME Trib-Vol.15. 51-57 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 松岡広成, 福井茂寿: "近接する複合層に働くファンデルワールス力の汎用的近似式の導出(超微小すきま浮動形磁気ヘッドスライダの静的浮上解析への適用)"日本機械学会論文集,C編. 第69巻・686号. 2810-2817 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山根清美, 頼野一也, 松岡広成, 福井茂寿: "長波方程式による液体潤滑剤の変形・流動解析(スライダ潤滑下の液膜変形のメカニズム)"日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集,新潟. 2003-11. 383-384 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 頼野一也, 山根清美, 松岡広成, 福井茂寿: "薄膜気液界面の変形特性(スライダ潤滑下の界面安定性の基本特性解析)"日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集,新潟. 2003-11. 381-382 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山根清美, 松岡広成, 福井茂寿: "長波方程式による液体潤滑剤の変形・流動解析(ディスクの周期性を考慮した液膜変形解析)"日本機械学会2003年度年次大会講演論文集. Vol.V. 251-252 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 山根清美, 松岡広成, 福井茂寿: "走行面上の液体超薄膜の流動特性(分子気体潤滑下の気液界面の時間発展解析)"日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集,東京. 2003-5. 133-134 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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