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

夢晨 2021-06-13 13:51:13 來源：量子位

水木番 發(fā)自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

你的硬盤又漲價了嗎？

多年來，機械硬盤行業(yè)發(fā)展一直停滯不前，價格卻居高不下。

盡管現(xiàn)在固態(tài)硬盤用得相當(dāng)廣泛，但機械硬盤在計算領(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)與埃克塞特大學(xué)、印度CSIR-先進材料與工藝研究所、EPFL、新加坡國立大學(xué)和美國阿貢國家實驗室的團隊合作進行的。

下面，我們先來看看石墨烯怎么用于機械硬盤的？

石墨烯怎么用于HDD

HDD （硬盤驅(qū)動器）最早出現(xiàn)在 1950 年代，但它們在個人計算機中作為存儲設(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，磁頭會在盤片上方每分鐘幾千轉(zhuǎn)快速移動，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上，進行數(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，可以用于保護盤片免受機械損壞和腐蝕。

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、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。

網(wǎng)友：等待石墨烯成為主流

為什么又是石墨烯搞出了新聞？

有網(wǎng)友評論：

因為它是石墨烯! 電子工業(yè)中永遠難以捉摸的元素，所有問題的解決方案。

好吧，這解釋的確簡單粗暴。

還有網(wǎng)友表示：坐等石墨烯以后成為存儲行業(yè)的主流。

該研究的作者，劍橋石墨烯中心的?Anna Ott 博士說：

證明石墨烯可以作為傳統(tǒng)硬盤驅(qū)動器的保護涂層，并且能夠承受HAMR條件是非常重要的，這將進一步推動新型高密度硬盤驅(qū)動器的發(fā)展。

劍橋石墨烯中心主任?Andrea C. Ferrari 教授也補充說：

這項工作展示了石墨烯可以用于超高存儲密度磁介質(zhì)的優(yōu)異機械、腐蝕和耐磨性能。

2020 年，HDD 存儲容量大約為10億 TB?，如果都能換成石墨烯，真是潛力無限。

這一次在數(shù)據(jù)存儲領(lǐng)域，“新材料之王”石墨烯再一次證明了它的神奇。

雖然在之前有很多石墨烯產(chǎn)品是在炒概念，但希望這一次不僅是概念，讓我們期待石墨烯存儲走進我們的生活吧！

畢竟誰不想自己的硬盤容量大10倍呢？

鏈接：
[1]https://www.cam.ac.uk/research/news/ultra-high-density-hard-drives-made-with-graphene-store-ten-times-more-data
[2]https://techenclave.com/threads/graphene-overcoats-for-ultra-high-storage-density-magnetic-media.198770/
[3]https://www.reddit.com/r/technology/comments/nutbnx/ultrahighdensity_hard_drives_made_with_graphene/
[4]https://www.ubergizmo.com/2021/06/hard-drives-made-with-graphene-10x-storage/