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2011 年度 実績報告書

超高密度情報記録システムのためのナノ分子流体膜のトライボダイナミクス評価

研究課題

研究課題/領域番号 22360071
研究機関鳥取大学

研究代表者

福井 茂寿  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (40273883)

研究分担者 松岡 広成  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (10314569)
キーワード情報精密機器 / ナノトライボロジー / 液体超薄膜 / 分子間力・表面張力 / 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
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、3nm程度以下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や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技術および物性評価の高精度技術を開発し、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。
平成23年度には、超高密度記録実現の有力技術である、(1)BPM(Bit Patterned Media)媒体を対象に、BPM媒体上のヘッド浮上特性、(2)熱アシスト記録(TAMR)方式を対象に、加熱された固体面上の液膜変形とヘッド浮上特性の解析、(3)その他を行った。より具体的な研究実績は、以下の通りである。
1.BPM媒体上のナノメータ浮上ヘッドの浮上特性の解析
走行方向に凹凸分布(すきま分布)と屈折率分布(ファンデルワールス分布)を併せもつディスク面上を走行するナノメータ浮上スライダの動特性解析手法を確立し、すきま変動量を明らかにした.特に,BPMディスクにおける凹凸分布と屈折率分布の相互の関係(位相)の影響を明らかにした。
2.TAMRにおける加熱された記録面上のnm浮上ヘッドの分子気体潤滑(MGL)特性と液膜変形
i)境界面に局所的な温度分布を有し数nm程度の超微小すきまで対向しかつ走行する場合に生ずる発生圧力を、この状況で特有な熱ほふく流をも考慮したMGL方程式を用いて基本解析を行った。ii)局所的に加熱されたディスク面上の超薄膜の液体潤滑剤の液膜変形特性を、加熱実験および長波方程式解析により明らかにした。iii)レーザ加熱による液膜/基板系の熱伝達とマランゴニ効果および不安定現象を、理論的・数値的に明らかにした。
3.その他
液体超薄膜の基本特性の検証のため、メニスカス破断時の液体移着量を、実験的・解析的に解明した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

将来の超高密度記録に適したBPMディスク上のヘッド浮上特性の全体像が明らかになりつつあり、また、境界面温度分布を考慮した浮上特性の理論的・数値的解析手法も確立されつつある。本研究の目的達成に向けて、概ね順調に推移していると考えている。

今後の研究の推進方策

今後は、境界面温度分布を考慮した浮上特性解析として、これまでの分子気体潤滑方程式に基づく特性解析と相補的な関係にある直接シミュレーションモンテカルロ(DSMC)法を用いた解析結果と比較検討し、より精緻な解析を進める。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Theoretical Model of Lubricant Pick-Up (Breakage of Liquid Meniscus Bridge Due to Elongation in Bridged Direction)2011

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka, M.Kan-nen, S.Fukui
    • 雑誌名

      IEEE Trans.on Magnetics

      巻: 47 ページ: 3582-3585

    • DOI

      10.1109/TMAG.2011.2148106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] optical interference effect on pattern formation in thin liquid films on solid substrates by irradiative heating2011

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

      Physics of Fluids

      巻: 23 ページ: 112102-1-112102-14

    • DOI

      10.1063/1.3657433

    • 査読あり
  • [学会発表] Static and Dynamic Flying Characteristics of a Slider on Bit-Patterned Media (Dynamic Responses Based on Frequency Domain Analysis)2011

    • 著者名/発表者名
      S.Fukui
    • 学会等名
      ASME ISPS2011 (Information Storage and Processing Systems Conference, 2011)
    • 発表場所
      米国サンタクララ大学
    • 年月日
      2011-06-13
  • [学会発表] Theoretical Model of Lubricant Pick-Up (Breakage of Liquid Meniscus Bridge Due to Elongation in Bridged Direction)2011

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka
    • 学会等名
      ASME ISPS2011 (Information Storage and Processing Systems Conference, 2011)
    • 発表場所
      米国サンタクララ大学
    • 年月日
      2011-06-13
  • [学会発表] Theoretical Model of Lubricant Pick-Up (Breakage of Liquid Meniscus Bridge Due to Elongation in Bridged Direction)2011

    • 著者名/発表者名
      H.Matsuoka
    • 学会等名
      Intermag2011
    • 発表場所
      台湾・台北国際センター
    • 年月日
      2011-04-28
  • [備考]

    • URL

      http://www.damp.tottori-u.ac.jp/lab2/index_j.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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