Zvětšit obrázek

Mazání nanometrových mezírek? U pevných disků běžný problém.

Výzkumníci společnosti Hitachi (mj. výrobce pevných disků pro počítače) se zabývali snižováním tření při blízkém kontaktu dvou rychle se pohybujících ploch za přítomnosti maziva. Na plotnu pevného disku se zmenšenou drsností byla nanesena 1,2 nm "tlustá" vrstvička polymerního mazadla (ve výrobě magnetických médií už používaného). Nad disk byla na kyvné raménko umístěna kontaktní ploška, velmi mírně nakloněná (méně než o setinu stupně). Vzdálenost mezi povrchem disku a kontaktní ploškou (resp. její hranou) byla okolo 1 nm - kontakt klouzal v mazadle.
Disk rotoval obvodovou rychlostí 4-12 m/s - v těchto měřítkách fofr. Pro představu - kdybychom tupě zvětšili disk i raménko na tloušťku několika desítek kilometrů, byla by mezi nimi mezera cca 3 cm a pohybovaly by se vzájemně rychlostí světla...

Zvětšit obrázek

Závislost tření (osa y - Friction) na přítlaku (osa x - Force).
"Positive pitch" - pohyb "naplocho",
"negative pitch" - pohyb "natupo".

Při pohybu "natupo" je tření jasně menší.
(pozn: záporné hodnoty přítlaku znamenají převažující vliv přilnavosti maziva.)
(autor: C.M.Mate a kol.)

Při naklonění kontaktní plošky vznikají dvě možné situace - disk se může točit dvěma směry, buď tak, že mazadlo jde "naplocho" pod plošku nebo "natupo" proti její hraně. Zdravý selský rozum by očekával, že klouzání naplocho bude mnohem hladší. Ukázal se však pravý opak, při pohybu "hranou napřed" bylo tření několikanásobně menší. Také se ukázalo, že pohyb "naplocho" je mnohem nestabilnější, raménko mělo mnohem větší tendenci vibrovat (podobně jako když skřípou brzdy auta nebo křída na tabuli) a také docházelo k odnášení maziva z disku.

Zvětšit obrázek

Schématické znázornění vzniku menisku při pohybu kontaktní plošky nad diskem. Směr pohybu disku naznačen šipkou: a - "natupo", b - "naplocho". (rozměry a úhly nejsou v měřítku)
(autor: physicsweb.org)

Po prozkoumání stop v mazací vrstvičce se ukázalo, že při pohybu kontaktní plošky je mazadlo před ploškou mírně "nahrnuto". Při pohybu natupo se nic moc horšího neděje. Při pohybu naplocho se ale výrazně uplatní kapilární jevy - utvoří se prohnuté čelo nahrnutého mazadla (meniskus), které se kapilárním tlakem "vytáhne" na velkou plochu kontaktu a vlastně ho tak "přilepí".

Autory také zajímalo, jak dalece tento efekt závisí na "klouzavosti" maziva. Změnou jeho složení (poměrem mezi složkou, která na površích ulpívá a složkou "pohyblivou") zjistili, že povaha efektu se zachovávala až do mazadla skoro "tuhého". To ovšem naznačuje, že podobné jevy se můžou objevit i na zdánlivě suchých plochách, například díky vzdušné vlhkosti.

Chleba asi kvůli tomuto objevu hned lacinější nebude. Rychlé harddisky možná ano - ve chvíli, kdy komerční firma odtajní a publikuje svůj výzkum, je často už finální produkt u nás na stole.

Pramen:
C.M. Mate, R.N. Payne, Q. Dai, K. Ono, Physical Review Letters 97 (2006) 216104
http://physicsweb.org/articles/news/10/12/1/1