CN107796789B - 仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，属于干黏附技术领域；其是通过对化学气相沉积生长的定向碳纳米管阵列进行等离子体表面修饰，在定向碳管阵列末端接枝羧基、氟基、氨基等极性基团获得的仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列，黏附性能高，可以应用于仿壁虎机器人脚掌黏附，固体间干黏附接触等领域。
Description
技术领域
本发明涉及干黏附技术领域，特别是一种壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法。
背景技术
壁虎每支脚的底部长着数百万根极细的刚毛，1mm2上约有14400根长度为30～130μm的刚毛，每支脚上就有近50万根刚毛，每根刚毛又有数百根长度约0.5μm，宽度约0.2μm，厚度约5nm的绒毛，纳米级的绒毛与接触表面接触并产生“范德华力”，完成脚掌的附着(Autumn K,et al.PNAS,2002,99,12252-12256.)。
国内外在仿壁虎黏附阵列的研制方面已经做了大量工作，并取得很大的进展。阵列粘附支杆的尺寸有毫米级，微米级及纳米级。制备方法有微模具注塑法、反应性等离子体刻蚀法、静电诱导刻蚀法、自组织结构孔模板浇注法等，其中微模具注塑法用得较多。浇注材料一般选用聚氨酯(PU)、聚乙烯硅氧烷(PVS)、聚丙烯(PP)等粘性较好，弹性模量较高的有机聚合物，具体进展请见专利(戴振东，何青松，于敏，张昊，用于仿壁虎脚掌粘附阵列的粘附材料及其制备方法，中国发明专利，ZL 201310284325.2)。然而在黏附力测试后，聚合物材料本身低杨氏模量导致其难以恢复到测试前的原始形状(Gorb S,Varenberg M,Peressadko A,et al.Biomimetic mushroom-shaped fibrillar adhesivemicrostructure.Journal of The Royal Society Interface,2007,4(13),271-275.)，而高模量的定向碳纳米管材料可提供更多的纤维组装、抗磨损、抗污染。Ge等研制了定向碳纳米管壁虎胶带，并转移至柔性基底，该壁虎胶带切向黏附达到了36N/cm2(Ge L H,Sethi S,Ci L J,Ajayan P M,Dhinojwala A.Carbon nanotube-based synthetic geckotapes.PNAS,104(26),10792-10795.)；Qu等采用定向碳纳米管阵列作为干黏附材料，可实现100N/cm2的切向黏附(Qu L T,Dai L M,Stone M,Xia Z H,Wang Z L.Carbon nanotubearrays with strong shear binding-on and easy normal lifting-off.Science,2008,322,238–242.)。近几年采用等离子体对定向碳纳米管阵列末端进行表面修饰逐渐被开发。Zhao等采用射频Ar/O2等离子体对定向碳纳米管阵列进行表面修饰(Zhao B,Zhang L,WangX Y,Yang J H.Surface functionalization of vertically-aligned carbon nanotubeforests by radio-frequency Ar/O2plasma.Carbon,2012,50,2710-2716.)；Tomlin等采用射频O2等离子体降低定向碳纳米管的反射率(Tomlin N A,Curtin A E,White M,LehmanJ H.Decrease in reflectance of vertically-aligned carbon nanotubes afteroxygen plasma treatment.Carbon,2014,74,329-332.)；Lobo等同样采用射频O2等离子体修饰定向碳纳米管表面，发现处理2min后由于O2等离子体的进攻，定向碳管表面破坏严重(Lobo A O,Ramos S C,Antunes E F,Marciano F R,Trava-Airoldi V J,Corat E J.Fastfunctionalization of vertically aligned multiwalled carbon nanotubes usingoxygen plasma.Materials Letters,2012,70,89-93.)；Chen等采用乙醛、乙二胺等离子体在定向碳纳米管阵列表面枝接醛基、氨基(Chen Q D,Dai L M,Gao M,Huang S M,MauA.Plasma activation of carbon nanotubes for chemical modification.The Journalof Physical Chemistry B,2001,105,618-622.)；Babu等采用射频CO2等离子体对定向碳纳米管阵列进行纯化和功能化(Babu D J,Yadav S,Heinlein T,Cherkashinin G,Schneider J J.Carbon dioxide plasma as a versatile medium for purificationand functionalization of vertically aligned carbon nanotubes.The Journal ofPhysical Chemistry C,2014,118,12028-12034.)。但是以上等离子体处理研究仅是针对定向碳纳米管的场发射、能量存储和气体传感等，少有针对干黏附应用的研究，仅Xu等采用O2等离子体对定向碳纳米管表面处理，导致碳管末端团聚，提出了纳米互锁机制(Xu M,DuF,Ganguli S,Roy A,Dai L M.Carbon nanotube dry adhesives with temperature-enhanced adhesion over a large temperature range.Nature Communication,2016,7,134501-8.)。但是O2等离子体对定向碳纳米管管壁破坏严重，缺陷率增加，不利于提高黏附性。
目前定向碳纳米管阵列作为干黏附材料存在的问题包括：预压力太高,黏附力有待进一步提高，材料的重复使用性较低(Li Y,Zhang H,Yao Y G,Li T T,Zhang Y Y,Li QW,Dai Z D.Transfer of vertically aligned carbon nanotube arrays onto flexiblesubstrates for gecko-inspired dry adhesive application.RSC Advance,2015,5,46749-46759.)。2013年Alibardi进一步研究了壁虎刚毛的免疫组织化学结构，发现对应的重要抗体成分均带正电，可能在刚毛和基底界面间产生了偶极子，增强了范德华力，从而增加了和基底间的黏附力，这可能是壁虎脚底刚毛摩擦带正电的重要物质结构的基础(Alibardi L.Tissue and Cell,2013,45(4),231-240.)。因此黏附力不仅依赖于纳米尺寸刚毛的几何结构，也来自于刚毛的电量。Ruffatto等和Berengueres等通过外加电场使干黏附材料带电以提高黏附性(Ruffatto D,Parness A,Spenko M.Improving controllableadhesion on both rough and smooth surfaces with a hybrid electrostatic/gecko-like adhesive.Journal of the Royal Society,2014,11,20131089；Berengueres J,Urago M,Saito S,Tadakuma K,Meguro H.Gecko inspired electrostaticchuck.Proceedings of the 2016IEEE International Conference on Robotics andBiomimetics,Dec 17-20,2006,Kunming,China.)，还未见通过等离子体处理在干黏附材料末端带电的报道。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，该材料末端带电、黏附力高，本发明是这样实现的：
一种如本发明所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其是通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接正电荷基团或负电荷基团，所述等离子体处理包括射频等离子体处理或微波等离子体处理；碳纳米管末端枝接的正电荷基团为氨基(-NH2)；负电荷基团为羧基(-COOH)或氟基(-F)中的一种。
进一步，如本发明所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法中，是通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接羧基(定向碳纳米管阵列末端羧基化)，其具体步骤为：
以CO2作为工作气体，工作气压30Pa，放电功率30W，气体流速30sccm，射频等离子处理定向碳纳米管阵列,处理时间为2～10min；
或者，以CO2作为工作气体，工作气压0.5Torr，放电功率200W，气体流速25sccm-100sccm，微波等离子处理定向碳纳米管阵列,处理时间为5～15min；羧基所带负电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，进而提高范德华力。
进一步，如本发明所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法中，是通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接氟基，其具体步骤为：
以CF4为等离子体，将定向碳纳米管阵列放置于射频等离子装置的反应室，抽真空至真空度为400mtorr，放电功率50W，气体流速30sccm，反应时间为1～15min。
氟基所带负电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，进而提高范德华力。
进一步，如本发明所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接氨基(定向碳纳米管阵列末端氨基化)，其具体步骤为：
以NH3作为工作气体，射频电源，通入NH3和Ar的混合气体，气体流速3L/min，放电功率80W，处理时间1～5min；其中NH3所占混合气体体积比5％，余量为Ar；
或者，以NH3作为工作气体，300℃，气体流速90sccm，工作气压0.3Torr，微波功率500W，偏置电压为-50V，微波等离子处理定向碳纳米管阵列，处理时间为5～15min；
或者，微波功率为500W，先以Ar为工作气体预处理5min(为了在碳管表面增加活性点)，气体流速70sccm；然后通过质量流量计引入NH3和Ar混合气体作为工作气体，气体流速分别为90sccm和70sccm，偏置电压为-50V，微波功率为500W，微波等离子处理定向碳纳米管阵列,处理时间为5～15min；
氨基所带正电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，进而提高范德华力。
本发明中所述定向碳纳米管干黏附阵列是通过在基底为硅片上化学气相沉积生长制备获得的，碳纳米管干黏附阵列中的碳纳米管直径为5～30nm，高度为5～300μm，碳纳米管的末端枝接正电荷基团或负电荷基团。带有电荷的基团可在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，提高范德华力，进而提高黏附力。该定向碳纳米管阵列是通过化学气相沉积生长获得，具体制备方法可见文献(李阳,汪中原,何青松,张昊,陈新龙,李志,戴振东.碳纳米管阵列及其增强高分子复合材料在真空和高温环境下的黏附性能,科学通报,2015,60(2),213-223.)。
本发明采用等离子体表面处理修饰定向碳纳米管阵列末端，获得末端带电的新型仿壁虎干黏附结构，在仿壁虎刚毛末端和接触面之间产生偶极子，提高范德华力，从而提高黏附力,同时也降低预压力。现有干黏附材料大多通过微结构尺寸效应或增加接触面积来提高黏附力，而本发明通过引入极性基团，形成偶极，来提高黏附力。
附图说明
图1为实施例使用的定向碳纳米管阵列SEM图片；
其中(a)侧面；(b)末端侧面；(c)表面；(d)放大(10,000倍)后表面。
图2为二氧化碳作为等离子体气源处理定向碳纳米管阵列流程图。
图3为四氟化碳作为等离子体源处理定向碳纳米管阵列流程图。
图4为氨气作为等离子体气源处理定向碳纳米管阵列流程图。
图5为CO2等离子处理样品和原始样品XPS检测光谱对比结果示意图。
图6CO2等离子处理10min样品XPS分析C1s谱分峰和O1s谱分峰示意图。
图7CO2等离子处理10min样品表面SEM图；
其中(a)为放大1,000倍，(b)为放大10,000倍。
图8为CF4等离子处理样品XPS检测光谱分析；
其中(a)CF4等离子处理样品和原始样品表面元素组成，(b)CF4等离子处理1.5min样品和原始样品XPS检测光谱对比结果示意图，CF4等离子处理1.5min样品XPS分析(c)F1s谱分峰和(d)O1s谱分峰示意图，(e)CF4等离子处理2min样品XPS分析F1s谱分峰示意图，(f)CF4等离子处理2.5min样品XPS分析F1s谱分峰示意图。
图9为CF4等离子处理样品SEM图；
其中表面SEM图片(a)0min，(b)0.5min，(c)1.5min，(d)3min，断面SEM图片(e)0min，(f)3min。
图10为NH3等离子体处理样品3，4，5min时的XPS检测光谱分析。
具体实施方式
下述实施例使用的定向碳纳米阵列为通过化学气相沉积生长获得，具体制备方法可见文献(李阳,汪中原,何青松,张昊,陈新龙,李志,戴振东.碳纳米管阵列及其增强高分子复合材料在真空和高温环境下的黏附性能,科学通报,2015,60(2),213-223.)，其SEM图如图1所示，图1中，(a)-(d)分别为该阵列的侧面、末端侧面、表面、放大(10,000倍)表面；所述定向碳纳米阵列中的碳纳米管直径～15nm，高度为280μm。
实施例中CO2、CF4射频等离子技术使用的设备为等离子体清洗机(IoN40，PVATePla，德国)，NH3射频等离子技术使用的设备为清华大学自研设备(Li G,Li H P,Wang LY,Wang S,Zhao H X,Sun W T,Xing X H,Bao C Y.Genetic effects of radio-frequency,atmospheric-pressure glow discharges with helium.Applied PhysicsLetters,2008,92,221504.)。
实施例1定向碳纳米管阵列末端枝接羧基
通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端羧基化，羧基所带负电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，提高范德华力，制备流程如图2所示。
选用CO2作为工作气体，进行射频等离子处理，13.56MHz，工作气压30Pa，放电功率30W，气体流速30sccm，对定向碳纳米管阵列进行视频等离子处理，等离子处理时间分别为2min、5min、10min。
实验分为4组：以未经过等离子处理的原始定向碳纳米管阵列作为对比组，编号(1)；根据处理时间2min、5min、10min依次编号(2)-(4)。
处理后样品和未处理样品的XPS检测光谱如图5所示，同时分析各组定向碳纳米管阵列表面元素组成，结果如表1所示。
表1 CO2等离子处理样品和原始样品表面元素组成
| 编号 | C | O |
| (1) | 98.73 | 1.27 |
| (2) | 89.66 | 10.34 |
| (3) | 89.72 | 10.28 |
| (4) | 86.21 | 13.79 |
由图5和表1可见，随着处理时间的增加，定向碳纳米管阵列表面含氧量增加，组(2)(2min)和组(3)(5min)的测试结果接近，但O主要以O＝C、O-C形式存在，组(4)(10min)时O-C＝O大大增加。
对4组材料的C1s谱分峰和O1s谱分峰各组成分布进行分析，结果见表2和表3。
表2 C1s谱分峰各组分分布
表3 O1s谱分峰各组分分布
由表2和表3可见，在CO2等离子体处理0，2，5min的时候，C主要以C＝C，C-C，C-O的形式存在，O主要以O＝C，O-C的形式存在，羧基含量为0，说明该时间条件等离子体处理下的碳纳米管表面羧基还未形成。
图6为组(4)CO2等离子处理10min后定向碳纳米管阵列表面XPS分析C1s谱分峰(图6a)和O1s谱分峰(图6b)示意图，给出了不同键能对应的谱峰值，图6a中(1)为C＝C，(2)为C-C，(3)为C-O，(4)为O-C＝O，图6b中(5)为O＝C，(6)为O-C，(7)为O-C＝O。
由图6可见，组(4)C1s谱分峰和O1s谱分峰中羧基含量分别为10.1％，24.93％，羧基含量明显增加，说明定向碳纳米管阵列表面成功接枝了带负电的羧基。
图7为组(4)CO2等离子处理10min后定向碳纳米管阵列表面的SEM图片(图7a为1,000倍，图7b为10,000倍)，可以观察到较未处理的样品(图1c)，CO2等离子处理10min后定向碳纳米管阵列表面得到净化，且杂质大大降低。
根据专利文献(戴振东,何青松,于敏,张昊,用于仿壁虎脚掌粘附阵列的粘附材料及其制备方法,中国发明专利,ZL 201310284325.2；Qingsong He,Min Yu,Yang Li,Xinlong Chen,Hao Zhang,Ling Gong,Zhendong Dai,Adhesion characteristics of anovel synthetic polydimethylsiloxane for bionc adhesive pads,Journal ofBionic Engineering,2014,11,371-377.)所公开的方法对上述4组定向碳纳米管阵列进行检测，结果见表4：
表4 CO2等离子体处理后碳纳米管阵列黏附强度
由表4可见，CO2等离子体处理10min后的组(4)定向碳纳米管阵列黏附力增加了28％。
在具体实施过程中，也可以通过微波等离子技术定向碳纳米管阵列末端枝接羧基：以CO2作为工作气体，工作气压0.5Torr，放电功率200W，气体流速25sccm-100sccm，微波等离子处理定向碳纳米管阵列5～15min，同样可获得上述技术效果。
实施例2定向碳纳米管阵列末端枝接氟基
通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接氟基，氟基所带负电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，进而提高范德华力，如图3所示。
以CF4为等离子体，将定向碳纳米管阵列放置于射频等离子装置的反应室，13.56MHz，抽真空至真空度为100mtorr，放电功率30W，气体流速250sccm，等离子处理时间分别为0.5min、1min、1.5min、2min、2.5min、3min。
实验分为5组：以未经过等离子处理的原始定向碳纳米管阵列作为对比组，编号(1)；根据处理时间0.5min、1min、1.5min、2min、2.5min、3min依次编号(2)-(7)。
处理后样品和未处理样品表面元素组成如表5和图8a所示：
表5 CF4等离子处理样品和原始样品表面元素组成及接触角
| 编号 | C | O | F | 接触角(度) |
| (1) | 98.8 | 1.2 | 0 | 93 |
| (2) | 98.6 | 1.3 | 0.1 | 76 |
| (3) | 98.2 | 1.5 | 0.3 | 66 |
| (4) | 97.9 | 1.4 | 0.7 | 57 |
| (5) | 97.5 | 1.7 | 0.8 | 63 |
| (6) | 96.8 | 2.1 | 1.0 | 100 |
| (7) | 96.7 | 2.0 | 1.3 | 111 |
由表5可发现随着处理时间的增加，O、F含量均逐渐增加；接触角随着处理时间的增加，先降低后增加，在处理时间1.5min，F含量为0.7％时接触角最小。在处理时间小于1.5min时，引入了C-O，C＝O，C-F极性基团，定向碳纳米管表面表现为亲水性；在处理时间大于1.5min时，不仅有C-O，C＝O，C-F极性基团，还引入了CF2＝CF2非极性基团，且F含量高于1％的时候定向碳纳米管表面表现为疏水性。
图8b-d为组(4)CF4等离子处理1.5min后定向碳纳米管阵列表面XPS分析(图8b)，F谱分峰(图8c)，O1s谱分峰示意图(图8d)，给出了不同键能对应的谱峰值，图8b中(2)中出现了明显的O峰和F峰，图8c中(3)为半离子键C-F，(4)为共价键C-F，图8d中(5)为O＝C，(6)为O-C。图8e-f为CF4等离子处理2，2.5min后定向碳纳米管阵列表面XPS分析F谱分峰示意图，可见均引入了CF2＝CF2非极性基团。编号为(2)-(4)的样品F1s谱分峰中没有非极性CF2＝CF2共价键，但是存在极性的半离子键C-F和共价键C-F，所以引入F基表现为亲水性，(5)-(7)的样品引入了CF2＝CF2非极性基团，F含量高于1％时则表现为疏水性。
处理时间为0.5，1，1.5，2min时，O的含量分别为1.3％，1.5％，1.4％，1.7％，F的含量分别为0.1％，0.3％，0.7％，0.8％，定向碳纳米管表面接触角分别为75，65，57，65度，F含量小于1％时定向碳纳米管表面表现为亲水性，说明C-F基所带负电荷引入偶极，并和O-C、O＝C键共同作用的结果。
处理时间为2.5，3min时，F的含量分别为1.0％，1.3％，定向碳纳米管表面接触角分别为100，111度，因此，在F含量高于1％的时候定向碳纳米管表面表现为疏水性，这是由于CF2＝CF2非极性基团的存在，有效偶极矩大大降低，进而黏附力分别降低了13.6％，15.5％。
依据专利、文献(戴振东,何青松,于敏,张昊,用于仿壁虎脚掌粘附阵列的粘附材料及其制备方法,中国发明专利,ZL 201310284325.2；Qingsong He,Min Yu,Yang Li,Xinlong Chen,Hao Zhang,Ling Gong,Zhendong Dai,Adhesion characteristics of anovel synthetic polydimethylsiloxane for bionc adhesive pads,Journal ofBionic Engineering,2014,11,371-377.)所公开的方法对上述7组产品进行检测，结果如表6所示：
表6 CF4等离子体处理后碳纳米管阵列黏附强度
表6表明CF4等离子体处理1.5min后定向碳纳米管阵列黏附力增加了34％。
同时SEM观测了未处理、CF4等离子处理0.5min、1.5min、3min后定向碳纳米管样品表面SEM图，如图9所示。图9a给出了未处理碳管表面，顶部发生缠绕，CF4等离子处理后仍然互相缠绕，0.5min、1.5min时团聚不明显(图9b，9c)，但是3min时团聚严重(图9d)，可以观测到很多白色的棉絮状，说明随着处理时间的增加，碳管缺陷增加，功能化基团增加。CF4等离子处理前后定向度没有明显变化(图9e，9f)。
实施例3定向碳纳米管阵列末端枝接氨基
通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端氨基化，氨基所带正电荷会在碳纳米管阵列末端和基底之间产生偶极子，提高范德华力，制备流程示意图如图4所述。
以NH3作为工作气体，射频电源，18kHz，通入NH3(体积比5％)和Ar(体积比95％)混合气体，气体流速3L/min，放电功率80W，处理时间依次为1，2，3，4，5min。
表7给出了以上处理时间后，碳管的黏附强度：
表7 NH3等离子体处理后碳纳米管阵列黏附强度
由表7可以看出，随着处理时间的增加，黏附强度先增加后减小，处理时间为3min时达到最大值42.50N/cm2。
图10给出了处理时间3，4，5min后碳管表面的XPS分析图，处理3min后成功接枝了C-NH2氨基,CONH酰胺极性基团；处理4，5min后接枝极性氨基团的同时也引入了C≡N非极性基团，4min时C≡N非极性基团较弱，5min的时候C≡N非极性基团峰值增加；而其他处理时间下的碳管表面未观测到氨基团。说明处理3min时定向碳纳米管阵列表面成功接枝了带正电的氨基，碳管表面的极性由C-NH2,CONH极性基团增强，因此黏附力提高最高；4min时C≡N非极性基团含量较低，因此引入的C-NH2,CONH极性基团亦增加了定向碳管的黏附力；而5min时C≡N非极性基团明显增加，降低了整个定向碳管表面的极性，从而会降低黏附力。
具体实施中，还可以通过如下方式碳纳米管阵列末端枝接氨基的目的：以NH3作为工作气体，300℃，气体流速90sccm，工作气压0.3Torr，微波功率500W，偏置电压为-50V，微波等离子处理定向碳纳米管阵列，处理时间5～15min；或者，微波功率为500W，先以Ar为工作气体预处理5min，气体流速70sccm；然后以NH3和Ar混合气体为工作气体，气体流速分别为90sccm和70sccm，偏置电压为-50V，微波等离子处理定向碳纳米管阵列,处理5～15min。
具体实施中，定向碳纳米管干黏附阵列基底为硅片，碳纳米管直径为5～30nm，高度为5～300μm的范围内，均可实现发明之目的。
根据上述实施例，可以更好的理解本发明，实施例所描述的具体的物料规格(比如碳纳米管尺寸、等离子体气源)、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，所述定向碳纳米管干黏附阵列是通过在基底为硅片上化学气相沉积生长制备获得的，通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接正电荷基团或负电荷基团，获得末端带电的仿壁虎干黏附结构，在仿壁虎刚毛末端和接触面之间产生偶极子；
所述等离子体处理包括射频等离子体处理或微波等离子体处理；
所述正电荷基团为氨基；负电荷基团为羧基或氟基中的一种。
2.根据权利要求1所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接羧基，其具体步骤如下：
以CO2作为工作气体，工作气压30 Pa，放电功率30 W，气体流速30 sccm，射频等离子处理定向碳纳米管阵列,处理2～10 min；
或者，以CO2作为工作气体，工作气压0.5 Torr，放电功率200 W，气体流速25 sccm -100 sccm，微波等离子处理定向碳纳米管阵列,处理5～15 min。
3.根据权利要求1所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接氟基，其具体步骤为：
以CF4作为工作气体，将定向碳纳米管阵列放置于射频等离子装置的反应室，抽真空至真空度为100 mtorr，放电功率30 W，气体流速250 sccm，反应时间为0.5～3 min。
4.根据权利要求1所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，通过等离子体处理使定向碳纳米管阵列末端枝接氨基，其具体步骤为：
以NH3作为工作气体，射频电源，通入NH3和Ar的混合气体，气体流速3 L/min，放电功率80 W，处理时间1～5 min；
或者，以NH3作为工作气体，300 ℃，气体流速90 sccm，工作气压0.3 Torr，微波功率500W，偏置电压为-50 V，微波等离子处理定向碳纳米管阵列，处理时间5～15 min；
或者，微波功率为500 W，先以Ar为工作气体预处理5 min，气体流速70 sccm；然后以NH3和Ar混合气体为工作气体，气体流速分别为90 sccm和70 sccm，偏置电压为-50 V，微波等离子处理定向碳纳米管阵列,处理5～15 min。
5.根据权利要求1-4之一所述仿壁虎末端带电定向碳纳米管干黏附阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管干黏附阵列基底为硅片，碳纳米管直径为5～30 nm，高度为5～300μm。
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