多壁碳纳米管的管间具有超低摩擦特性,同时管壁具有超高模量和强度。因此,纳米管成为制造纳米器件的理想备选材料。2014年,基于双壁碳纳米管的热驱动转动纳米马达被发现以来,由于马达转子具有尺寸小、转速高的特点,造成转子的转动观测极为困难。本论文使用分子动力学方法,通过在转子转轴管上添加可变翼的方法,并结合碳管探针,考察转子转动观测与调控的可行性研究。研究取得如下成果:(1)在转子转轴上键结一段部分氢化的石墨烯纳米带,构建“碳纳米管+石墨烯”转子。当复合转子被激发转动后,石墨烯翼被带动准同步转动。当转速达到临界值时,石墨烯翼在离心力作用下克服转轴碳纳米管的范德华引力,并迅速展开。与此同时,复合转子的平均转速因转动惯量的迅速增加而陡降。观测对象尺寸变大、转速变小都可降低转动观测的难度。(2)在上述可变石墨烯翼的自由端键结一个新的碳纳米管,称为尾管,并在距离烯片完全展开后能经过的路径上布置一个碳纳米管探针。同样地,在复合转子被激发转动后,当转速达到临界值时,尾管随石墨烯翼脱离轴管的引力。此刻转速会有所下降,当转速重新回到临界值后,尾管经过探针时,会发生碰撞。通过观察探针是否出现大幅振动判断纳米马达是否转动。(3)利用上述纳米马达+探针的模型,讨论了探针位置、最大挠度与热驱动纳米马达转子转速之间的关系,建立了转速可控的纳米马达模型。模型中石墨烯翼通过两面交替氢化方式制作成纳米弹簧。数值结果表明,复合转子被激发转动中,石墨烯翼的长度会随转速的增加而增加。探针的最大挠度随尾管的速度(正比于转子平均转速)增加而增加。通过调整探针的相对位置,可以控制石墨烯翼的伸长量,从而实现转子转速的调控。