头盘接口的摩擦学

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硬盘驱动器(HDD)也许是当今信息技术的无名英雄。互联网搜索引擎、社交媒体和云计算的兴起和增长，部分是由于HDD技术提供的廉价和大规模存储能力。1956年，IBM在圣何塞(San Jose)发明了硬盘驱动器，此后不到60年的时间里，硬盘驱动器的存储密度就像摩尔定律(Moore 's law)那样稳步增长，同时价格和外形也随之下降。第一个商业化的硬盘驱动器是IBM的RAMAC，它只有5兆字节的存储空间，以今天的货币计算成本超过100万美元，重量超过一吨。目前最大容量的磁盘驱动器仅3.5英寸大小，可容纳4tb的数据，其价格类似于咖啡机、吹风机或烤面包机等小型家用电器。

与现代计算机的其他部件不同，磁盘驱动器有活动部件，读写头在旋转的磁盘上飞行。飞头和磁盘之间的气隙厚度现在约为纳米量级，速度大于10米/秒，因此使磁盘接口(HDI)成为当今市场上最先进的摩擦学系统之一。因此，在过去的几十年里，纳米摩擦学(纳米尺度系统的摩擦学)在基础和应用方面都取得了巨大的进展。

本特刊包含10篇对该领域非常感兴趣的论文，涉及一系列相关主题，以及研究论文和评论论文。这一问题的一个有用的背景是回顾HDI的路线图，面积密度为每平方英寸4tb，由来自两家最大的硬盘公司的研究人员讨论。三篇论文试图描述和模型的摩擦行为的头盘接触时，他们发生。H. Tani等人提出了从针摩擦圆盘的实验摩擦数据，并讨论了它是如何受到接触的粗糙度以及润滑剂端基功能的化学性质的影响。S. Itoh等人使用“纤维摆动”的方法来理解约束条件下的润滑油膜的粘弹性特性。当薄膜变得分子般薄时，它们提供了从粘性到粘弹性行为转变的证据。最后，P. Jones等人给出了一些滑动接触中两个氢端基金刚石表面的分子动力学模拟，并在分子尺度上演示了类似JKR/ dmt的行为。

作为飞行的动力头而言,美国Canchi等人讨论的行为热驱动头接触磁盘时,重视的主题,这样的方案是使用在所有磁盘驱动器今天为了校准head-to-disk间隙。另一方面，K. S. Myo等人详细阐述了热辅助磁记录(HAMR)的使用将如何影响磁头空气轴承特性。

关于磁盘润滑剂的话题，R. Waltman和H. Deng提出了新的证据，即使用低分子量的磁盘润滑剂可以提高头盘间隙，这是由于能量方面的考虑，但可能以小的蒸发损失为代价。此外，M. S. Jhon等人提出了多尺度分子动力学的回顾，允许建模和预测润滑剂的行为，跨越从纳米到中、宏观尺度的时间和长度的数量级。最后，HDD可靠性的问题也在J. He的一篇论文中得到解决，该论文描述了一种用于纳米级磁盘缺陷检测和表征的新仪器，以及K. Sonoda的一篇论文中讨论了有机污染如何影响飞头的动力学。

我们要感谢所有这些论文的作者，他们发表了一系列有价值的论文，为当今磁盘驱动器中磁头接口技术的状态提供了重要的科学背景。我们希望这一问题将进一步激发对这一主题的基本见解，使HDD行业能够继续为我们的数字世界提供高性能存储解决方案。

布鲁诺石阶上
Norio Tagawa
Bo刘
汤姆卡莉丝
Jia-Yang Juang

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