热控飞高磁头与图案化介质盘面的瞬态接触行为及退磁机理

信息技术与电子技术的发展，对磁盘存储容量及可靠性要求不断提高，作为未来超高密度磁存储主流发展技术的热控飞高磁头与图案化介质盘面间的距离已接近零接触状态，若遇到外部振动，碰撞接触更易发生，从而导致磁记录层极易发生退磁和数据丢失。然而至今没有清晰完整的理论解释其瞬态接触行为及退磁现象，也无一种行之有效的方法用于阻止磁盘退磁的发生。本项目以应力、应变及瞬态温升等力/热特征参数为主要对象，研究热控飞高磁头与图案化介质盘面瞬态接触退磁的科学本质所在；揭示力、热单一能量场对磁盘退磁的作用规律及局限性；阐明多尺度下两者之间瞬态接触力-热耦合场的分布规律，并揭示其对磁盘退磁的影响机理和规律；建立耦合场特征参数对退磁作用的数学模型和磁擦除图谱；探索降低磁盘退磁、实现高可靠性工作的新原理新方法。通过系统深入研究，为发展新一代超高密度磁存储提供理论基础与技术支持，具有重要的理论意义和应用价值。

信息技术与电子技术的发展，对磁盘存储容量及可靠性要求不断提高，作为未来超高密度磁存储主流发展技术的热控飞高磁头与图案化介质盘面间的距离已接近零接触状态，若遇到外部振动，碰撞接触更易发生，造成磁盘产生塑性变形和局部温度升高，从而导致磁记录层发生退磁和数据丢失，以及磁头浮动块飞行姿态的变化。然而至今没有清晰完整的理论解释其瞬态接触行为及退磁现象，也无一种行之有效的方法用于阻止磁盘退磁的发生。.本研究以热控飞高(TFC)磁头和离散磁道式磁盘（DTR）以及图案化介质(BPM)盘面瞬态接触时的应力、应变及瞬态温升等特征参数为主要对象，采用有限元、分子动力学以及实验相结合的方法研究了热控飞高磁头与磁盘瞬态接触退磁的科学本质所在。研究了多尺度下磁盘硬碳保护层（DLC）的力学特性和摩擦学特性，及DLC材料密度、sp3原子含量、掺杂元素、摩擦条件等参数对DLC薄膜的纳米摩擦学性能的影响规律与降低磨损的控制方法。通过对掺杂薄膜的力学及磨擦学特性的研究，得出了Si-DLC薄膜表面损伤的主要影响因素，探索了磁盘新型保护层材料的设计原则。通过对不同接触条件（磁头冲击速度，盘面切向速度和摩擦系数）磁头与磁盘瞬态接触的力热耦合场分布的研究，揭示了多尺度下耦合场对磁记录层数据丢失的影响机理和规律，提出了减小BPM塑性变形和降低盘面温升的抑制措施，并得出了表面平整化方式与材料对降低表面损伤与退磁的影响规律，提出了高可靠性、低退磁图案化介质盘面的优化设计方法。.建立了磁头浮动块飞行姿态扰动测试系统，利用激光多普勒测速仪获得了由磁头与盘面瞬态接触导致的磁头浮动块飞姿态的变化规律，研究了磁头热单元输入功率、磁头飞行位置对浮动块飞行高度变化的影响规律。提出了基于纳米压痕的人造盘面损伤和缺陷的制备方法，建立了基于模拟硬盘的盘面损伤与缺陷检测系统，验证了利用声发射传感器检测盘面损伤方法的可行性。通过本课题的研究，对理解磁头与介质盘面的瞬态接触行为和退磁规律，提高磁盘工作的可靠性，不仅具有重要的理论意义，对其工程实际应用也有很好的指导价值。项目研究成果发表在Wear, Tribol. Int., Surf & Coating Tech., Soft Matter等摩擦学与表面科学国际著名期刊上，共发表学术论文26篇（其中SCI 检索11篇，EI 18篇），参加国际学术会议12次，培养毕业博士生1人，硕士生6人。