【我們為什麼挑選這篇文章】硬碟容量愈來愈大！近日，科學家研究出「石墨烯硬碟」，為什麼這對硬碟市場將是個震撼彈？（責任編輯：郭家宏）
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作者：量子位
你的硬碟又漲價了嗎？
多年來，機械硬碟行業發展一直停滯不前，價格卻居高不下。
儘管現在固態硬碟用得相當廣泛，但機械硬盤在運算領域仍然佔有一席之地。
硬盤的儲存容量當然在不斷增加，但隨著我們的媒介需求越來越大，我們需要能夠儲存更大數據量的硬碟。
那麼到底能不能再提高硬碟的儲存能力呢？
最近，劍橋大學石墨烯中心的研究人員發現：
石墨烯可用於超高密度的硬碟驅動器，與當前技術相比，每平方英吋數據儲存量可以從目前的 1 Tb 提高到 10 Tb。
這意味著容量提高了十倍啊！
該研究已經發表在 Nature Communications 上，是劍橋大學與埃克塞特大學、印度 CSIR-先進材料與工藝研究所、EPFL、新加坡國立大學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麼用於機械硬碟的？
磁頭與磁盤的距離，是硬碟資料密度的關鍵
HDD （硬碟驅動器）最早出現在 1950 年代，但它們在個人電腦中作為儲存設備的使用直到 1980 年代中期才開始興起。
硬碟包含兩個主要部分：磁盤和磁頭。
數據是透過磁頭寫在磁盤上的，當磁盤旋轉時，磁頭會在磁盤上方每分鐘幾千轉快速移動，磁頭就可以定位在磁盤的指定位置上，進行數據的讀寫操作。
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因此，磁頭和磁盤之間的空間大小決定了硬碟的儲存密度。
那中間的空間大小是什麼呢？
中間的層名叫碳基塗層（COC），它是碳基材料，可以用於保護磁盤免受機械損壞和腐蝕。
自 1990 年以來，HDD 的數據密度已經翻了兩倍，數據密度每平方英吋已達到 1 TB，相應的碳基塗層的厚度已經從 12.5 nm 減少到 3 nm 左右。
如果還想進一步提高數據密度的呢？就得考慮還有什麼材料能再薄。
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的商業碳基塗層。
將傳統碳基塗層換成石墨烯，數據密度達到每平方英吋 10 TB
多說無益，看看實際效果如何？
研究人員將石墨烯轉移到由鐵鉑製成的硬碟上作為磁記錄層，並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，來增加儲存密度，使數據位更小，更緊密地排列在一起，同時還能保持穩定。
在 2020 年 2 月，昭和電工（SDK）公佈了下一代全新磁性薄膜，由鐵-鉑（Fe-Pt）合金製成薄膜磁性層，與 HAMR 技術相結合，可以將數據密度提高到每平方英吋 6 TB。
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看看，這就是結合 HAMR 技術的威力。
此外，當前的碳基塗層在這些高溫下無法發揮作用，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，基於四層石墨烯的 COC 與其他創新技術結合使用，如 HAMR 和位元圖案化磁記錄（BPM），可以遠勝過當前的 HDD。
最終給出的數據密度也的的確確破了紀錄，每平方英吋的數據密度驚人地超過 10 TB。
石墨烯硬碟目前仍是概念，尚未商用化
為什麼又是石墨烯搞出了新聞？
有網友評論：
「因為它是石墨烯！電子工業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。
還有網友表示：坐等石墨烯以後成為儲存行業的主流。
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硬碟驅動器的保護塗層，並且能夠承受 HAMR 條件是非常重要的，這將進一步推動新型高密度硬碟驅動器的發展。」
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於超高儲存密度磁介質的優異機械、腐蝕和耐磨性能。」
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2020 年，HDD 儲存容量大約為 10 億 TB ，如果都能換成石墨烯，真是潛力無限。
這一次在數據儲存領域，「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，讓我們期待石墨烯儲存走進我們的生活吧！
畢竟誰不想自己的硬碟容量大 10 倍呢？
參考連結
《University of Cambridge》、《Tech Enclave》、《Reddit》、《Über Gizmo》
（本文經 AI 新媒體量子位 授權轉載，並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題，原文標題為〈石墨烯可将硬盘容量提高十倍，剑桥在Nature子刊发表最新研究〉。首圖來源：Pixabay CC Licensed）
