氦-空混合气体中磁头磁盘界面润滑剂迁移机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51505093
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    唐正强
  • 依托单位：
    贵州大学
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Compare to pure helium, using helium-air gas mixtures to replace air in hard disk drives has received great attentions. It not only improves the storage capability and reduces the energy dissipation, but also lowers the cost. Lubricant transfer between slider and disk, which can affect stability of the slider flying characteristics and friction behavior at the head/disk interface, has been increased if helium-air gas mixtures are used. However, no theory is available nowadays to explain the mechanism of lubricant transfer between slider and disk in helium-air filled hard disk drives. In this study, experimental research and numerical simulation are used to investigate the effect of helium-air gas mixtures (density, viscosity and mean free path) on air bearing force and air shear force at the head/disk interface, which greatly affect the lubricant transfer between slider and disk with coupled van der Waals force. Moreover, the effect of helium percentage on lubricant transfer between slider and disk is investigated as well. Finally, a control method of limit the lubricant transfer is proposed. The results of this study could give a theoretical basis and technical support for hard disk drives with large-capacity, quick access and reliability.
硬盘中使用氦-空混合气体代替空气，相对于使用纯氦，不仅可以提高硬盘的存储容量、减少能量消耗，还可以降低成本，是目前硬盘领域的研究热点。氦-空混合气体的使用，增加了磁头磁盘界面润滑剂的迁移，影响磁头飞行的稳定性和磁头磁盘界面摩擦特性。然而至今尚无完善的理论和系统的实验研究来阐明氦-空混合气体中磁头磁盘界面润滑剂的迁移机理，更没有切实可行的方法用于抑制润滑剂的迁移。本项目通过系统的实验和数值仿真研究，揭示氦-空混合气体的密度、粘度、平均自由程等物理性质对磁头磁盘界面气浮轴承压力、空气剪切力的影响，以及气浮轴承压力、空气剪切力和范德华力共同作用下润滑剂的迁移机制，探明氦气含量对磁头磁盘界面润滑剂迁移行为的影响机制，从而提出抑制氦-空混合气体中润滑剂迁移的控制方法，为硬盘向超大容量存储，快速存取和安全可靠性方向发展提供理论依据和技术支持。

结项摘要

硬盘中使用氦-空混合气体代替空气，相对于使用纯氦，不仅可以提高硬盘的存储容量、减少能量消耗，还可以降低成本，是目前硬盘领域的研究热点。氦-空混合气体的使用，影响磁头飞行的稳定性和磁头磁盘界面摩擦特性，有可能会增加磁头磁盘界面润滑剂的迁移。本项目通过系统的实验和数值仿真研究，揭示氦-空混合气体的密度、粘度、平均自由程等物理性质对磁头磁盘界面气浮轴承压力、空气剪切力的影响，以及气浮轴承压力、空气剪切力和范德华力共同作用下润滑剂的迁移机制，探明氦气含量对磁头磁盘界面润滑剂迁移行为的影响机制，从而提出抑制氦-空混合气体中润滑剂迁移的控制方法。因此，本文建立了氦-空混合气体环境下磁头磁盘界面润滑剂迁移的物理和数学模型，揭示氦-空混合气体的密度、粘度、平均自由程、热传导率等物理性质对气浮轴承压力、空气剪切力的影响，以及气浮轴承压力、空气剪切力和范德华力共同作用下润滑剂的迁移机制；揭示了氦-空混合气体环境下准接触状态时磁头磁盘界面润滑剂的迁移机理，从微观角度直接说明了润滑剂分子的迁移过程和方式，以及磁头磁盘发生接触碰撞时润滑剂迁移和磁盘表面润滑剂重分布的规律。研究表明，在氦气环境中，各种工况下润滑剂更难迁移到磁头上，这将有利于磁盘运行的可靠性；其次，磁头不同台阶的光滑过渡更容易阻止润滑剂迁移。因此，使用氦气代替空气，不仅可以提高硬盘的存储容量、减少能量消耗、降低成本，还能提高硬盘的可靠性。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（2）
专利数量（0）
头/盘接触状态下润滑剂迁移行为研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    西南交通大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘登;唐正强;郝秀红
  • 通讯作者：
    郝秀红
Investigation of Lubricant Transfer and Lubricant Distribution at the Head Disk Interface in Air-helium Gas Mixtures
空气-氦气混合物中头盘界面处润滑剂传输和润滑剂分布的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Friction
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    唐正强;周东东;贾通;潘登;张传伟
  • 通讯作者：
    张传伟
Fretting Wear Simulation of the Dimple/Gimbal Interface
凹坑/万向节界面的微动磨损模拟
  • DOI：
    10.1109/tmag.2018.2890218
  • 发表时间：
    2019-01
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    唐正强;Frank E. Talke
  • 通讯作者：
    Frank E. Talke
Effect of Helium-Induced Pressure and Temperature on Lubricant Transfer in Helium-Air-Filled Hard Disk Drives
氦引起的压力和温度对氦气硬盘驱动器中润滑剂传输的影响
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Magnetics
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    唐正强;周东东;贾通;李少波;张传伟;史宝军
  • 通讯作者：
    史宝军
氦-空混合气体中磁头/磁盘界面的力学特性分析
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    华南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    唐正强;周东东;贾通;张传伟
  • 通讯作者：
    张传伟

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氦-空混合气体中热辅助磁存储纳米间隙润滑剂迁移与耗散机理研究
  • 批准号：
    52165022
  • 批准年份：
    2021
  • 资助金额：
    35 万元
  • 项目类别：
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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