一种硬盘设备制造技术

本发明专利技术提供了一种硬盘设备，包括磁头和盘体，其中磁头和盘体具有低摩擦的原子级光滑表面。所述低摩擦的原子级光滑表面包括单层石墨烯、二硫化钼、铋、钼、云母等。利用原子级光滑表面间的范德华力作为柔性支撑，大大降低磁头和盘体间距，相应地提高了磁盘的存储密度，能够实现对硬盘的接触式读写。同时，由于原子级光滑表面间极低摩擦系数可以轻易实现极高转速，因此能够提高硬盘数据读写速度。此外，通过本发明专利技术能够很好的解决传统硬盘在耐高低温、防震、防冲击等方面的缺陷，大大提高硬盘的稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大容量存储设备，尤其是涉及一种基于低摩擦的原子级光滑表面的硬盘设备。
技术介绍
目前的硬盘存储器都有以下特点磁头、盘片及运动机构密封；固定并高速旋转 的镀磁盘片表面平整光滑；磁头沿盘片径向移动；磁头对盘片接触式启停，但工作时呈飞 行状态不与盘片直接接触。磁头在停止工作时，与磁盘是接触的，但是在工作时呈飞行状 态。 随着信息产业的发展，人类对于各式各样信息技术的需求不断上升，诸如对信息 处理的速度、信息传输的速度、人机界面的速度等等的需求永远不会满足于现状。因此，人 类对于信息存储量的需求也是一样，需要快速、超高密度、稳定的读写的永久存储。 硬盘的存储由磁性材料上的双稳态磁单元组成，以滑动的磁头移动到存储位置达 到读写的目的。磁单元为自然的双稳态，若非读写失误，信息基本上可以永久存储。磁单元 的存储密度由原子分子的特性决定，硬盘的读写是一种近场机制，就像原子力显微镜的极 限分辨率是单原子大小一样，硬盘的存储密度还有非常大的发展潜力，其终极密度将远远 超过目前已开发量，而且随着需求的上升，还会有更好的材料出现。但是为了获得足够的分 辨率，硬盘磁头大小必须和硬盘单位的磁单元大小相当。因此随着存储密度的不断增加，磁 头的大小也在不断减小。然而存储单元和磁头的减小会降低硬盘读写时的信号强度，而为 了保证磁头具有足够的灵敏性，就必须不断降低磁头和盘体磁性材料之间的间距。目前硬 盘的读写都是采用磁头悬浮在盘体上方几纳米高度的空气悬浮式读写技术，降低磁头和盘 体磁性材料的高度主要通过合理设计磁头外形以降低飞行高度和选取合理的保护层、润滑 层材料以降低这两层厚度来实现。然而按照悬浮式读写技术条件，要想达到1Tbits/ir^的 存储密度，磁头的飞行高度必须小于3. 5纳米。如果进一步降低磁头和磁性单元的距离将 受到两方面的制约一方面由于硬盘采用空气悬浮式读写技术，磁头在读写过程中悬浮在 盘体上方，磁头和盘体的振动，空气悬浮轴承本身的稳定性要求磁头有一定的飞行高度；另 一方面磁头需要保护层，盘体磁性材料需要保护层和润滑层，这三层材料都需要一定的厚 度，同样制约着磁头和磁性材料距离的降低。 另外，随着计算机整体性能的大幅提高，尤其是随着高速接口技术的快速发展，硬 盘的读写速度已明显落后于其他器件，成为计算机系统发展的瓶颈。目前主流硬盘传输性 能的提升主要是靠提高磁盘转速和记录密度来实现。但是磁盘转速的提高受限于很多因 素如硬盘的机械结构、盘体的振动、空气悬浮轴承的阻尼和稳定性、驱动马达寿命等，已经 没有太大的提升空间了。而根据前面分析磁盘记录密度的提高受限于读写信号强度以及磁 单元材料性质，也很难在短期内有重大提高。因此需要提出一种能够直接降低飞行高度的 硬盘设备，使其不仅能够实现磁头与盘体进行接触式读写，而且还能够获得读写速度大幅 提高。 此外，读写稳定性是衡量硬盘性能的另外一个重要指标。 一般计算机(尤其工业 用计算机)上的硬盘都无法避免震动，高低温，高海拔等恶劣环境。硬盘在这些恶劣条件 下，不但使用寿命会縮短，而且可能会因为突发故障影响日常生产生活。另外，传统硬盘在 跌落等冲击载荷下也很容易损坏，影响数据安全性。
技术实现思路
为了克服上述制约现有硬盘技术的瓶颈问题之一，本专利技术提出了一种新的硬盘设 备。该技术利用具有低摩擦的原子级光滑表面的材料覆盖磁头和盘体以及利用该原子级光 滑表面间范德华力来降低磁头和盘体间距，可以实现超高密度、超高读写速度和高稳定性 的新一代硬盘。 为达到上述目的，本专利技术提供了如下所述的技术方案。 一种硬盘设备，包括磁头和 盘体，所述磁头和所述盘体具有低摩擦的原子级光滑表面。 在本专利技术的一个实施例中，所述低摩擦的原子级光滑表面包括单层石墨烯、二硫 化钼、铋、钼、云母之一。 在本专利技术的另一个实施例中，所述盘体具有覆盖整个盘体的低摩擦的原子级光滑 表面。 在本专利技术的另一个实施例中，所述盘体具有覆盖所述磁道部分的低摩擦的原子级 光滑表面。 在本专利技术的另一个实施例中，在读取数据时，所述磁头与所述盘体之间的距离保 持在1纳米之内。 —种磁盘设备，包括盘体和与盘体相对应的传动臂，以及设置在所述传动臂末端 的磁头阵列，所述磁头阵列包括与所述盘体的磁道数目相对应的多个磁头，所述多个磁头 的间隔与所述磁道间隔相对应，所述多个磁头具有低摩擦的原子级光滑表面，所述盘体具 有覆盖所述磁道部分的低摩擦的原子级光滑表面。 在本专利技术的又一个实施例中，所述低摩擦的原子级光滑表面包括单层石墨烯、二 硫化钼、铋、钼、云母之一。 在本专利技术的又一个实施例中，在读取数据时，所述磁头和所述盘体间距保持在1 纳米之内。 在本专利技术的又一个实施例中，所述盘体为非圆形，在读取数据时，所述传动臂相对 于所述盘体进行移动。 在本专利技术的又一个实施例中，所述硬盘设备还包括以一主轴为中心设置的多个圆 形盘体，所述传动臂包括与盘体相对应的多个传动臂，在读取数据时，所述盘体以主轴为中 心进行旋转。 —种硬盘设备，包括多个盘体和与所述盘体相对应的多个圆盘式读写头，所述盘 体和所述圆盘式读写头交替布置在同一个主轴上，主轴和驱动电机连接；其中每个所述圆 盘式读写头包括与所对应的盘体的磁道数目相对应的多个环形读写头，各环形读写头位于 一同心圆上，每个环形读写头包括多个磁头，其中每个环形读写头和磁盘的一个磁道对应。 通过上述的技术方案，本专利技术具有以下优点 1、利用原子级光滑表面间的范德华力作为柔性支撑，大大降低磁头和盘体间距，相应地提高了磁盘的存储密度，能够实现对硬盘的接触式读写。 2、原子级光滑表面间极低摩擦系数可以轻易实现极高转速，提高硬盘数据读写速 度。 3、自动寻道多读写头并行读写，消除了寻道时间，提高读写速度。 4、可以很好的解决传统硬盘在耐高低温、防震、防冲击等方面的缺陷，大大提高硬盘的稳定性。附图说明 图1是根据本专利技术的优选实施例的硬盘设备的结构图； 图2是根据本专利技术的石墨烯范德华柔性支撑轴承受力随层间距变化图； 图3是根据本专利技术的另一优选实施例的能够转动读写的硬盘设备的结构图； 图4是根据本专利技术的另一优选实施例的能够滑动读写的硬盘设备的结构图； 图5是根据本专利技术的石墨烯圆盘单位面积回复力随两圆盘偏心距变化图； 图6是根据本专利技术的一个实施例的同心圆阵列读写头的硬盘设备剖面图以及 图7是根据本专利技术进行并行读写数据时的数据分块示意图。具体实施例方式下面将参照附图更加详细地描述根据本专利技术的硬盘设备的具体实施例。 本专利技术利用设置在硬盘设备的磁头和盘体上的低摩擦的原子级光滑表面提供磁头和盘体之间的范德华柔性支撑，具体来说，如图1所示，根据本专利技术的实施例的硬盘设备，包括磁头和盘体，其中磁头和盘体具有低摩擦的原子级光滑表面。其中，所述原子级光滑表面包括单层石墨烯、二硫化钼、铋、钼、云母等之一。 由于盘体和磁头都具有低摩擦的原子级光滑表面，依靠它们之间的范德华相互作 用可以支撑磁头在盘体上高速滑动，从而提高磁盘的稳定性。下面就以单层石墨烯为例来 详细说明磁头与磁盘的接触式受力原理 两层石墨上任意两个碳原子间的范德华相互作用可以用6/12形式的 Lernmrd-Jones势描述-<formula>formula see origin本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬盘设备，其特征在于，包括磁头和盘体，所述磁头和所述盘体具有低摩擦的原子级光滑表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑泉水，程曜，刘益伦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]