剑桥石墨烯中心的研究人员表明，石墨烯可用于超高密度硬盘驱动器 (HDD)，与当前技术相比，其性能可提高十倍。该研究发表在Nature Communications 上，是与埃克塞特大学、、瑞士、新加坡和的团队合作进行的。

HDD 最早出现在 1950 年代，但它们在个人计算机中作为存储设备的使用直到 1980 年代中期才开始兴起。它们的大小变得越来越小，并且存储的字节数越来越密集。虽然固态驱动器在移动设备中很受欢迎，但 HDD 继续用于在台式计算机中存储文件，主要是因为它们的生产和购买成本有利。

HDD 包含两个主要组件：盘片和磁头。数据使用磁头写入盘片，当盘片旋转时，磁头会在盘片上方快速移动。磁头和盘片之间的空间不断减小以实现更高的密度。

目前，碳基涂层 (COC)——用于保护盘片免受机械损坏和腐蚀的层——占据了这一间距的很大一部分。HDD 的数据密度自 1990 年以来翻了两番，COC 厚度从 12.5nm 减少到 3nm 左右，相当于每平方英寸 1TB。现在，石墨烯使研究人员能够将其乘以 10。

剑桥研究人员用一到四层石墨烯代替了商业 COC，并测试了摩擦、磨损、腐蚀、热稳定性和润滑剂兼容性。除了无与伦比的薄度之外，石墨烯还具备 HDD 涂层在防腐蚀、低摩擦、耐磨性、硬度、润滑剂兼容性和表面光滑度方面的所有理想特性。

与最先进的解决方案相比，石墨烯可将摩擦降低两倍，并提供更好的腐蚀和磨损。事实上，一层石墨烯可将腐蚀降低 2.5 倍。

剑桥科学家将石墨烯转移到由铁铂制成的硬盘上作为磁记录层，并测试了热辅助磁记录 (HAMR)——一种通过将记录层加热到高温来增加存储密度的新技术。当前的 COC 在这些高温下无法发挥作用，但石墨烯可以。因此，石墨烯与 HAMR 相结合，可以胜过当前的 HDD，提供前所未有的数据密度，每平方英寸超过 10 TB。

“证明石墨烯可以作为传统硬盘驱动器的保护涂层并且能够承受 HAMR 条件是一个非常重要的结果。这将进一步推动新型高面密度硬盘驱动器的发展，”安娜奥特博士说来自剑桥石墨烯中心，该研究的共同作者之一。

将 HDD 的数据密度提高 10 倍并显着降低磨损率对于实现更可持续和更耐用的磁数据记录至关重要。基于石墨烯的技术发展正朝着更可持续的世界发展。

剑桥石墨烯中心主任 Andrea C. Ferrari 教授补充说：“这项工作展示了石墨烯用于超高存储密度磁介质的优异机械、腐蚀和耐磨性能。考虑到 2020 年，大约 10 亿 TB 的新鲜生产了 HDD 存储，这些结果表明了石墨烯在尖端技术中大规模应用的途径。”