剑桥在Nature子刊发表最新研究：石墨烯可将硬盘容量提高十倍

你的硬盘又涨价了吗？

多年来，机械硬盘行业发展一直停滞不前，价格却居高不下。

尽管现在固态硬盘用得相当广泛，但机械硬盘在计算领域仍然占有一席之地。

硬盘的存储容量当然在不断增加，但随着我们的媒介需求越来越大，我们需要能够存储更大数据量的硬盘。

那么到底能不能再提高硬盘的存储能力呢？

最近，剑桥大学石墨烯中心的研究人员发现：石墨烯可用于超高密度的硬盘驱动器，与当前技术相比，每平方英寸数据存储量可以从目前的1Tb提高到10Tb。

这意味着容量提高了十倍啊！

该研究已经发表在Nature Communications上，是剑桥大学与埃克塞特大学、印度CSIR-先进材料与工艺研究所、EPFL、新加坡国立大学和美国阿贡国家实验室的团队合作进行的。

下面，我们先来看看石墨烯怎么用于机械硬盘的？

石墨烯怎么用于HDD

HDD （硬盘驱动器）最早出现在 1950 年代，但它们在个人计算机中作为存储设备的使用直到 1980 年代中期才开始兴起。

硬盘包含两个主要部分：盘片和磁头。

数据是通过磁头写在盘片上的，当盘片旋转时，磁头会在盘片上方每分钟几千转快速移动，磁头就可以定位在盘片的指定位置上，进行数据的读写操作。

因此，磁头和盘片之间的空间大小决定了硬盘的存储密度。

那中间的空间大小是什么呢?

中间的层名叫碳基涂层 (COC)，它是碳基材料，可以用于保护盘片免受机械损坏和腐蚀。

自1990年以来，HDD的数据密度已经翻了两番，数据密度每平方英寸已达到1TB，相应的碳基涂层的厚度已经从12.5nm减少到3nm左右。

如果还想进一步提高数据密度的呢？就得考虑还有什么材料能再薄。

要说薄，石墨烯可是具有无与伦比的薄度。

此外，石墨烯还具备防腐蚀、低摩擦、耐磨性、硬度强、润滑剂兼容性和表面光滑度方面的所有理想特性。

所以，剑桥的研究人员用一到四层石墨烯代替了传统的商业碳基涂层。

效果如何

多说无益，看看实际效果如何？

研究人员将石墨烯转移到由铁铂制成的硬盘上作为磁记录层，并测试了热辅助磁记录 (HAMR)。

HAMR可以将记录层加热到更高的温度，来增加存储密度，使数据位更小，更紧密地排列在一起，同时还能保持稳定。

在2020年2月，昭和电工（SDK）公布了下一代全新磁性薄膜，由铁-铂（Fe-Pt）合金制成薄膜磁性层，与HAMR技术相结合，可以将数据密度提高到每平方英寸6TB。

看看，这就是结合HAMR技术的威力。

此外，当前的碳基涂层在这些高温下无法发挥作用，但石墨烯可以。

研究人员表示，单个石墨烯层可将腐蚀降低 2.5 倍。

因此，基于四层石墨烯的COC与其他创新技术结合使用，如HAMR和比特图案化磁记录（BPM），可以远胜过当前的 HDD。

最终给出的数据密度也的的确确破了纪录，每平方英寸的数据密度惊人地超过 10 TB。

网友：等待石墨烯成为主流

为什么又是石墨烯搞出了新闻？

有网友评论：因为它是石墨烯! 电子工业中永远难以捉摸的元素，所有问题的解决方案。

好吧，这解释的确简单粗暴。

还有网友表示：坐等石墨烯以后成为存储行业的主流。

该研究的作者，剑桥石墨烯中心的 Anna Ott 博士说：证明石墨烯可以作为传统硬盘驱动器的保护涂层，并且能够承受HAMR条件是非常重要的，这将进一步推动新型高密度硬盘驱动器的发展。

剑桥石墨烯中心主任 Andrea C. Ferrari 教授也补充说：这项工作展示了石墨烯可以用于超高存储密度磁介质的优异机械、腐蚀和耐磨性能。

2020 年，HDD 存储容量大约为10亿 TB ，如果都能换成石墨烯，真是潜力无限。

这一次在数据存储领域，“新材料之王”石墨烯再一次证明了它的神奇。

虽然在之前有很多石墨烯产品是在炒概念，但希望这一次不仅是概念，让我们期待石墨烯存储走进我们的生活吧！

毕竟谁不想自己的硬盘容量大10倍呢？

来源：科普中国