石墨烯可將硬盤容量提高十倍，劍橋在Nature子刊發(fā)表最新研究關(guān)注前沿科技 量子位 6月13日水木番 發(fā)自 凹非寺

量子位 報(bào)道 | 公眾號 QbitAI你的硬盤又漲價(jià)了嗎？

多年來，機(jī)械硬盤行業(yè)發(fā)展一直停滯不前，價(jià)格卻居高不下。

盡管現(xiàn)在固態(tài)硬盤用得相當(dāng)廣泛，但機(jī)械硬盤在計(jì)算領(lǐng)域仍然占有一席之地。

硬盤的存儲容量當(dāng)然在不斷增加，但隨著我們的媒介需求越來越大，我們需要能夠存儲更大數(shù)據(jù)量的硬盤。

那么到底能不能再提高硬盤的存儲能力呢？

最近，劍橋大學(xué)石墨烯中心的研究人員發(fā)現(xiàn)：

石墨烯可用于超高密度的硬盤驅(qū)動(dòng)器，與當(dāng)前技術(shù)相比，每平方英寸數(shù)據(jù)存儲量可以從目前的1Tb提高到10Tb。

這意味著容量提高了十倍??！

該研究已經(jīng)發(fā)表在Nature Communications上，是劍橋大學(xué)與?？巳卮髮W(xué)、印度CSIR-先進(jìn)材料與工藝研究所、EPFL、新加坡國立大學(xué)和美國阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行的。

下面，我們先來看看石墨烯怎么用于機(jī)械硬盤的？石墨烯怎么用于HDD

HDD （硬盤驅(qū)動(dòng)器）最早出現(xiàn)在 1950 年代，但它們在個(gè)人計(jì)算機(jī)中作為存儲設(shè)備的使用直到 1980 年代中期才開始興起。

硬盤包含兩個(gè)主要部分：盤片和磁頭。

數(shù)據(jù)是通過磁頭寫在盤片上的，當(dāng)盤片旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭會在盤片上方每分鐘幾千轉(zhuǎn)快速移動(dòng)，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上，進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。

因此，磁頭和盤片之間的空間大小決定了硬盤的存儲密度。

那中間的空間大小是什么呢?

中間的層名叫碳基涂層 (COC)，它是碳基材料，可以用于保護(hù)盤片免受機(jī)械損壞和腐蝕。

自1990年以來，HDD的數(shù)據(jù)密度已經(jīng)翻了兩番，數(shù)據(jù)密度每平方英寸已達(dá)到1TB，相應(yīng)的碳基涂層的厚度已經(jīng)從12.5nm減少到3nm左右。

如果還想進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)密度的呢？就得考慮還有什么材料能再薄。

要說薄，石墨烯可是具有無與倫比的薄度。

此外，石墨烯還具備防腐蝕、低摩擦、耐磨性、硬度強(qiáng)、潤滑劑兼容性和表面光滑度方面的所有理想特性。

所以，劍橋的研究人員用一到四層石墨烯代替了傳統(tǒng)的商業(yè)碳基涂層。

效果如何多說無益，看看實(shí)際效果如何？

研究人員將石墨烯轉(zhuǎn)移到由鐵鉑制成的硬盤上作為磁記錄層，并測試了熱輔助磁記錄 (HAMR)。

HAMR可以將記錄層加熱到更高的溫度，來增加存儲密度，使數(shù)據(jù)位更小，更緊密地排列在一起，同時(shí)還能保持穩(wěn)定。

在2020年2月，昭和電工（SDK）公布了下一代全新磁性薄膜，由鐵-鉑（Fe-Pt）合金制成薄膜磁性層，與HAMR技術(shù)相結(jié)合，可以將數(shù)據(jù)密度提高到每平方英寸6TB。

看看，這就是結(jié)合HAMR技術(shù)的威力。

此外，當(dāng)前的碳基涂層在這些高溫下無法發(fā)揮作用，但石墨烯可以。

研究人員表示，單個(gè)石墨烯層可將腐蝕降低 2.5 倍。

因此，基于四層石墨烯的COC與其他創(chuàng)新技術(shù)結(jié)合使用，如HAMR和比特圖案化磁記錄（BPM），可以遠(yuǎn)勝過當(dāng)前的 HDD。

最終給出的數(shù)據(jù)密度也的的確確破了紀(jì)錄，每平方英寸的數(shù)據(jù)密度驚人地超過 10 TB