铝是一种轻质金属，具有高导热性、强度和耐腐蚀性，在工业领域有广泛的应用[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。在其合金中，Al 6061（主要合金元素为镁和硅）由于形成了细小均匀的Mg₂Si相，具有最佳的强度重量比，因此成为电子、医疗设备、汽车、建筑和航空航天工业中结构和功能性组件的良好选择[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]。
在许多基于铝的器件中（例如热管理系统、建筑材料、医疗设备），表面润湿性是影响功能性能的最基本因素之一[13]、[14]、[15]、[16]。改善润湿性可以提高热传递效率，因为它有助于液体快速铺展，并提供更大的固液接触面积；同时还能提高清洁性和界面粘附性[17]、[18]。表面润湿性通常通过接触角来定义，接触角是指液体与固体表面之间的内角[19]。总体而言，接触角小于30º的表面被认为是亲水的，而接触角小于10º的表面则被认为是超亲水的[20]、[21]、[22]、[23]。
为了提高金属表面的亲水性或超亲水性，必须对其进行处理，从而改善性能并增强基底对外部因素的防护[24]、[25]。常用的方法包括亲水聚合物涂层、表面纹理化和阳极氧化。基于聚合物的涂层和表面纹理化可以改善润湿性；然而，它们往往由于磨损、分层或环境降解而具有有限的耐久性[26]、[27]、[28]、[29]、[30]、[31]、[32]、[33]、[34]。
相比之下，阳极氧化是一种在金属表面形成多孔氧化层的电化学过程，既能提高润湿性，又能有效保护基底[35]、[36]、[37]、[38]。在铝上，阳极氧化会产生机械强度高且化学稳定性强的Al₂O₃层，具有优异的耐磨性和耐腐蚀性[39]、[40]、[41]。此外，通过调整工艺参数，可以轻松控制氧化层的厚度、孔径、排列方式和长宽比，从而制造出适用于各种工业应用的定制表面[42]、[43]、[44]、[45]、[46]、[47]。因此，阳极氧化表面处理是提高金属表面亲水性、改善产品性能和有效抵御外部环境因素的合适方法[48]。此外，具有可控润湿性的阳极氧化表面已被广泛用于减阻和油水分离等应用，其中电化学可调的表面结构在流体传输和界面行为中起着关键作用[49]、[50]。
然而，尽管有这些实际应用，大多数先前的研究主要集中在制备或表面改性上，对于阳极氧化铝（AAO）结构演变如何影响润湿性及其长期稳定性的系统理解仍然有限。阳极氧化表面的长期性能取决于其在环境暴露下的亲水性保持能力[51]。因此，理解润湿性的耐久性对于实际应用至关重要。最近关于先进功能材料的研究也强调，结构稳定的微观结构可以抑制渐进性退化，并在反复外部加载或环境暴露下提高长期功能耐久性[52]、[53]、[54]、[55]。
尽管阳极氧化已被广泛用于制备纳米多孔AAO结构，但大多数研究仅关注表面改性或制备条件。相比之下，本研究旨在建立分步阳极氧化过程中AAO结构演变与最终润湿性之间的直接关联，而不依赖于额外的表面功能化处理。
传统的基于聚合物的亲水化方法通常由于磨损或分层而具有较低的耐久性，而阳极氧化层则表现出较高的机械和化学稳定性，能够长期保持超亲水性。此外，两步阳极氧化被广泛用于制备高度有序的纳米多孔AAO结构，从而能够精确控制表面形态，以满足润湿性控制等功能应用的需求。此外，AAO表面可以用低表面能材料（如氟化硅烷（FOTS）或长链有机分子）进行功能化处理，以实现超疏水性[56]、[57]、[58]。这展示了阳极氧化表面在润湿性控制方面的多功能性。
在这项工作中，对铝6061合金进行了分步阳极氧化处理，使用温和或强化的阳极氧化方法制备了两种不同的结构形态的超亲水表面，并根据其结构特征比较了它们的润湿性，并研究了润湿性的长期变化。特别是，采用了不同的阳极氧化条件（温和与强化阳极氧化）来生成不同的结构形态，并系统研究了它们对超亲水性形成和长期稳定性的影响。这项研究提供了结构-润湿性-耐久性之间的关系，为设计本质上具有超亲水性的阳极氧化表面提供了实用框架。
