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2018 年度 実績報告書

サブナノメートルの浮上すきまにおけるスライダの振動と液膜潤滑機構の理論的解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K06039
研究機関東京工業大学

研究代表者

小野 京右  東京工業大学, 工学院, 名誉教授 (40152524)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードヘッド・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
研究実績の概要

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.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 単分子層以下の稀薄潤滑膜の拡散方程式の厳密化2018

    • 著者名/発表者名
      小野京右
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集

      巻: 84 ページ: ー

    • DOI

      10.1299/transjsme.18-00200

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2.Disjoining Pressure Derived from the Lennard-Jones Potential, Diffusion Equation, and Diffusion Coefficient for Submonolayer Liquid Film2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 雑誌名

      Surface

      巻: 1 ページ: 122-137

    • DOI

      10.3390/surfaces1010010

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 3.Numerical Analysis of Surface Force of Diamond-Like Carbon Surface Coated with Monolayer Lubricant Film2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 13 ページ: 301-310

    • DOI

      10.2374/troll.13.301

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical Analysis of Microwaviness-Excited Vibrations of a Flying Head Slider at Touchdown2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 24 ページ: 4689-4702

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s00542-018-3756-y

    • 査読あり
  • [学会発表] TFC ヘッドスライダのタッチダウン現象のシミュレーション解析2019

    • 著者名/発表者名
      小野京右
    • 学会等名
      IIP2018 情報・知能・精密機器部門講演会(日本機械学会)
  • [学会発表] 可変粘度境界層をもつ液膜の流体潤滑方程式の提案2019

    • 著者名/発表者名
      小野京右
    • 学会等名
      トライボロジー会議2019春(東京)
  • [学会発表] 高粘度境界層をもつ微小ステップテクスチャの流体潤滑特性の理論解析2019

    • 著者名/発表者名
      小野京右
    • 学会等名
      トライボロジー会議2019春(東京)
  • [学会発表] Modified Reynolds Equations for High Viscosity Boundary Layer and Thin Film Lubrication Analysis of Taper/Taper-Flat Bearings as Models of Surface Texture2019

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 学会等名
      ITC Sendai 2019 (日本トライボロジー学会)
    • 国際学会
  • [学会発表] メニスカス弾性接触特性の高精度解析法2018

    • 著者名/発表者名
      小野京右
    • 学会等名
      トライボロジー会議2018春(東京)
  • [学会発表] Understanding instabilities of TFC femto-slider aand pico-slider2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 学会等名
      ISPS 2018 (米国機械学会ISPS部門講演会), USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Disjoining Pressure and Diffusion Equation for Submonolayer Liquid Film2018

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Ono
    • 学会等名
      16th International Conference on Surface Forces (Russia)
    • 国際学会
  • [図書] 数値解析と表面分析によるトライボロジーの解析と制御2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木信也監修 小野京右 他
    • 総ページ数
      1158
    • 出版者
      テクノシステム
    • ISBN
      978-4-924728-80-6C3050

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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