Die Verwendung von Graphen bei der Herstellung von Festplattenplatten wird die Aufzeichnungsdichte im Vergleich zu derzeit verwendeten Standard-HDDs verzehnfachen. Zu diesem Schluss kamen Wissenschaftler des Cambridge Graphene Center, der University of Exeter und ihre Kollegen aus Indien, der Schweiz, Singapur und den USA. Sie führten eine entsprechende Studie durch, deren Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurden.
Festplatten werden seit Mitte der 1980er Jahre als primäre Speichergeräte verwendet. Seitdem haben sie an Größe abgenommen und die Datenaufzeichnungsdichte hat sich deutlich erhöht. Obwohl Solid-State-Laufwerke heutzutage hauptsächlich in mobilen Geräten verwendet werden, sind Festplatten weiterhin ein beliebtes Produkt für Desktop-Computer, hauptsächlich aufgrund ihres günstigeren Preises.
Die Hauptkomponenten einer Festplatte sind Platten und ein Magnetkopf, der zum Schreiben und Lesen von Daten verwendet wird. Um eine höhere Aufzeichnungsdichte zu gewährleisten, wird der Abstand zwischen den Platten und den Leseköpfen ständig kleiner, und derzeit werden die meisten dieser Abstände von einer Kohlenstoffbeschichtung eingenommen, die Platten vor mechanischer Beschädigung und Korrosion schützen soll. Die Schreibdichte von Festplatten hat sich seit 1990 auf 1 Tbit / in² (bis zu 2 Tbit / in² bei Verwendung von HAMR) vervierfacht, und die Dicke der Schutzschicht auf den Platten hat sich von 12,5 nm auf etwa 3 nm verringert.
Statt der herkömmlichen Schutzbeschichtung verwendeten die Forscher eine bis vier Schichten Graphenbeschichtung und testeten die Platten anschließend auf Verschleiß, Korrosion, thermische Stabilität und Verträglichkeit mit Schmierstoffen. Es stellte sich heraus, dass die Graphenbeschichtung nicht nur deutlich dünner ist, sondern auch Eigenschaften besitzt, die für die Beschichtung von Festplattenplatten in Bezug auf Schutz, Reibungsreduzierung, erhöhte Verschleißfestigkeit, Oberflächenglätte, Härte und Schmierstoffverträglichkeit notwendig sind.
Graphen kann die Reibung halbieren und bietet zudem einen deutlich besseren Schutz vor Korrosion und Verschleiß als derzeit verwendete Lösungen. Nur eine Graphenschicht ist 2,5-mal effektiver in der Korrosionsbeständigkeit.
Die Wissenschaftler testeten auch die thermomagnetische Aufzeichnung (HAMR), die die Datendichte auf einer Platte durch Erhitzen der Aufzeichnungsschicht auf hohe Temperaturen deutlich erhöhen kann. Hier erreicht man durch den Einsatz von Graphen eine noch nie dagewesene Aufzeichnungsdichte von mehr als 10 Tbit/in². Wissenschaftler stellen fest, dass der signifikante Sprung in Bezug auf die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte bei gleichzeitiger Erhöhung der Haltbarkeit ein großer Schritt zur Entwicklung zuverlässigerer Festplatten ist, die große Datenmengen speichern können.
„Es ist sehr wichtig zu zeigen, dass Graphen als Schutzschicht für konventionelle Festplatten dienen kann und HAMR-Bedingungen standhält. Dies wird dazu beitragen, die Entwicklung und das Aufkommen neuer Festplatten mit hoher Dichte voranzutreiben “, sagte Anna Ott, eine Forscherin am Cambridge Graphene Center, die an der Studie teilgenommen hat.
2021-06-07 19:46:19
Autor: Vitalii Babkin