HAMR磁头磁盘界面薄膜动力学特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyc20008
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由于人们对大容量磁盘的需求越来越迫切,而目前的磁记录技术逐渐不能满足日益增长的需求,新的磁盘技术亟待开发,热辅助磁记录技术(Heat Assisted Magnetic Recording,HAMR)是目前最有希望大幅提升磁存储密度的技术之一。但由于热源的引入,该技术会对磁头磁盘间的润滑提出了更苛刻的要求,因此保证HAMR磁盘中润滑的持续有效性对磁盘的稳定工作有重要意义。在上述背景下,本文利用更接近实际工作状态的物理模型研究了磁盘中气膜、润滑膜和热源三者间的相互作用关系,为磁盘新技术的发展提供了一定的理论基础。本文考虑了气体稀薄效应推导了修正的雷诺方程。基于流体的连续性理论和Navier-Stokes方程,建立了润滑膜的流动方程并推导了该方程在柱坐标系下的表达形式,为磁盘旋转模型的提出奠定理论基础。在磁盘旋转模型基础上,引入激光热源,得到润滑膜损耗方程。分别用磁盘的旋转模型和直线模型求解了两种类型磁头引起的空气动压力和润滑膜流动情况,证明了新建立的旋转模型的正确性和进步性。利用新的模型研究了磁头姿态、磁头在磁盘上的位置等参数对空气动压力和润滑膜变化的影响,并证明了合理的磁头表面形貌的重要性。文中还利用定量的方法表征了磁头受力分布的问题,为预测润滑膜流动提供了一定的理论依据。此外,本文还提出了一些关于选择磁盘工作参数的合理建议。研究了热源对润滑膜的蒸发作用。分析了近场激光和空气动压力对润滑膜的叠加作用与近场激光、空气动压力单独作用的区别,讨论了特定工作条件下引起HAMR磁盘中润滑膜变化的主要因素。探究了激光功率、激光光斑半径、润滑剂分子质量和润滑膜初始膜厚等磁盘参数对润滑膜膜厚变化产生的影响,并分析了产生这些现象的原因。提出了一些指导HAMR技术磁盘设计的建议。根据润滑膜变化后的表面形貌,建立了新的气膜厚度函数以求解润滑膜变化对磁头受力的影响。探究了磁头姿态和飞行高度对膜厚变化和空气动压力之间的相互作用关系的影响,给出了将膜厚变化和空气动压力视为强耦合的条件。此外,本文提出了一种近似表达变化后的润滑膜表面的方法并进行了论证。
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