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为了满足海量数据存储需求，充氦硬盘作为一种可靠的超大容量存储载体而被研制。使用氦气替代空气能够有效减小气体介质的扰动、降低风阻损耗，同时氦气相对空气具有较好的热传导性能，起到良好的冷却效果。然而，使用氦气代替空气，会减小磁头磁盘界面间隙，可能会加剧磁盘表面润滑剂向磁头迁移。润滑剂迁移损耗会导致磁头动态飞行特性发生变化，严重时会引起磁头磁盘接触碰撞，从而损坏磁头读写单元造成数据丢失。由于氦-空混合条件下润滑剂分布及迁移机理尚不明确，研究氦-空混合条件下影响润滑剂迁移和损耗的因素，揭示润滑剂微观迁移过程和润滑剂分布状态，对推进硬盘向高密度存储发展有着重要意义。
通过建立氦-空混合气体环境下磁头磁盘界面空气动力学模型，研究氦-空混合气体密度、黏度、平均自由程等物理量对磁头磁盘界面压强分布的影响规律，获取界面空间气浮轴承压力随氦气含量的变化规律；建立氦-空混合气体环境下磁头磁盘界面润滑剂迁移分子动力学模型，耦合空气动力学模型和分子动力学模型，探明氦气含量对磁头磁盘界面润滑剂迁移的影响规律，揭示氦-空混合气体物理性质（密度、黏度、平均自由程等）对润滑剂迁移的影响机理。
本文从微观角度揭示了润滑剂分子的迁移现象和过程，研究了氦气含量对润滑剂迁移损耗的影响规律。研究表明，随着氦气含量的增加，磁头上最大压强和最大最小压强差逐渐降低；磁盘上润滑剂最大凸起高度随着氦气含量的增加而降低，当氦气含量从0增加到60%时，润滑剂的迁移量逐渐降低，当氦气含量增加到100%时，即便增加边界压强条件和磁盘速度，润滑剂迁移现象也很难发生。因此表明在纯氦环境中，有利于减少润滑剂从磁盘向磁头迁移。
论文的研究分析说明可以优化设计充氦硬盘，为氦-空混合气体中磁头气浮表面形貌的设计提供理论依据。同时能获取抑制润滑剂迁移的有效方法，提高充氦硬盘工作的可靠性和稳定性，为硬盘向超大容量存储、快速存取和安全可靠方向的发展提供理论依据和技术支持。
唐正强，贵州大学机械工程学院副教授。2008年本科毕业于同济大学；2014年博士毕业于华南理工大学；2011至2013受国家留学基金委资助在University of California, San Diego进行联合培养博士研究工作。主持国家自然科学基金、贵州省科技计划等项目，发表论文20余篇，研究领域包括磁头磁盘润滑剂迁移数值模拟、防腐耐磨涂层、抑菌及生物相容性涂层的设计与制备等。
周东东，贵州大学机械工程学院硕士研究生，研究领域为磁头磁盘界面复杂工况对润滑剂迁移的影响。
期刊简介
Friction（《摩擦（英文）》）是清华大学主办的国内首个摩擦学领域的国际性学术期刊，旨在发表和出版涵盖接触、摩擦、磨损、润滑、表面粘着和界面科学跨学科的创新性研究论文及专题性综述文章，致力于为国内外摩擦学和表面界面科学领域的学者搭建一流的国际学术交流平台，促进摩擦学在中国和国际学术界之间的交流和发展。其2019年度影响因子为5.290，在国际摩擦学领域15余种SCI-E数据库收录期刊中排名第一，成为我国乃至亚洲首个进入全球机械工程领域前10名的国际学术期刊（大类学科排名前8%），2020年在线发文量超过160篇。
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