用于热阻隔系统的多层涂覆系统及其制造方法与流程

本发明涉及一种多层涂覆系统，更特别地，涉及一种使用空洞的用于热阻隔系统的多层涂覆系统及其制造方法。

背景技术：
人造能源的大部分用于供暖和制冷。例如，夏季电费的大部分经常与运行空调以将室内温度保持为较低所使用的能源有关，而在冬季能源用于运行加热器以保持室内温暖。在供暖和制冷期间浪费的能源的大部分可以归因于针对热损失的不良隔离。在关于耐热涂料的大多数现有技术中，通过将普通涂料与粒子和空洞相混合而将它变成耐热涂料。在其他类似的现有技术中，在成膜材料中混入胶质粒子，且这种材料被应用于类似窗格或玻璃之类的衬底上以阻隔红外电磁波。关于热阻隔技术的一类现有技术涉及耐热涂料。在美国专利第4623390号中，在普通涂料中混入玻璃微珠或中空玻璃填充剂以减少直接热导率，其很大地改进了针对热损失的隔离。在一个实施方式中，在普通涂料中混入直径范围从约50微米到150微米的玻璃微珠，而在另一个实施例中，在普通涂料中混入直径大约100微米的玻璃微珠。然而，美国专利第4623390号未对本发明中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第8287998号中，在普通涂料中混入选自玻璃、陶瓷和有机聚合物微珠的、平均粒度在0.5微米到150微米之间的中空微珠以减少直接热导率。此外，美国专利第8287998号还使红外反射性颜料材料包含在普通涂料混合物中以减少与辐射热传递相关联的热导率。然而，美国专利第8287998号未对本发明中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第2010/0203336号中，公开了日光反射性屋面颗粒。在一个实施例中，通过烧结陶瓷粒子来形成日光反射性颗粒，其中烧结的陶瓷粒子由日光反射性颗粒涂敷。然而，美国专利第2010/0203336号未对本发明中涵盖的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第2013/0108873号中，形成屋面颗粒的粒子由反射近红外辐射的纳米粒子层涂敷。类似的，在美国专利第2013/0161578号中，屋面颗粒由具有自然发生的空洞(或疵点)的红外反射惰性矿心粒子形成。然而，无论美国专利第2013/0108873号还是美国专利第2013/0161578号均未对本公开中呈现的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第2008/0035021号中，公开了一种制造磷酸铝中空微珠的方法。其还例示了如何利用这种微粒改进针对热损失的隔离。然而，美国专利第2008/0035021号未对本发明涵盖的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第2007/0298242号中，公开了一种用于过滤光波的透镜，其中包括薄膜层的金属纳米微粒形成在透镜表面上。然而，美国专利第2007/0298242号未对本公开中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利2007/0036985号中，将氧化铟锡(ITO)微粒与成膜混合物相混合以形成反射红外波的薄膜层。然而，美国专利2007/0036985号未对本发明例示的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。在美国专利第2013/0266800号中，公开了一种用于制备铝掺杂氧化锌(AZO)纳米晶体的方法。其还公开了利用该AZO纳米微粒反射红外波的薄膜结构。然而，美国专利第2013/0266800号未对本公开中讨论的多层涂覆结构的任何方面进行讨论。美国专利第7760424号和美国专利第8009351号公开了使用胶质粒子反射红外电磁波的多层薄膜结构。然而，美国专利第7760424号和美国专利第8009351号公开了多层结构的每层中的微粒之间以规则晶格间距规则地排列，而本发明描述了空洞随机分布在在多层涂覆系统的每层中。美国专利第7760424号和美国专利第8009351号依据布拉格(Bragg)定律说明红外反射，而本发明依据米氏(Mie)散射理论说明红外反射。为了使得可见光波长高度透射，美国专利第7760424号和美国专利第8009351号需要下述约束：a)微粒的折射率和设置在微粒之间空间中的填充材料的折射率必须几乎相等，而在本发明中，填充材料和随机分布的空洞不需要具有几乎相等的折射率。在美国专利第7760424号和美国专利第8009351号中，红外反射强烈依赖于入射波的入射角度、光子晶体的典型特征以及Bragg定律的结果；而在在本发明中，红外反射不强烈依赖于入射波的入射角度，光子晶体的典型特征以及Bragg定律的结果。这些显著差异清楚地区别了本发明和美国专利第7760424号和美国专利第8009351号。列出关于量子点技术的下列现有技术作为参考：美国专利第8362684号、美国专利第8395042号、美国专利第2013/0003163号和美国专利第2013/0207073号作为参考。尽管这些现有技术与本发明技术上无关，但与在多层涂覆系统的每层中的空洞分布有相似之处。然而，本公开和所列的关于量子点技术的现有技术基于基本不同的物理定律且不应被认为相同。

技术实现要素：
技术问题本发明提供一种用于热阻隔系统的使用空洞的多层涂覆系统及其制造方法。技术方案根据权利要求1所述的发明，提供一种多层涂覆系统，包括：第一层，包括多个随机分布的且彼此分离的半径为a1的球形空洞，以及介于所述球形空洞之间的空间中的折射率为n1的填充材料；以及表达为下述字方程的后续层，“位于第i-1层之上的第i层，其包括多个随机分布的且彼此分离的半径为ai的球形空洞，和介于所述球形空洞之间的空间中的折射率为ni的填充材料(其中i是大于1的整数)”。根据引用权利要求1的权利要求2所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括位于所述第一层之下的衬底。根据引用权利要求1的权利要求3所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括位于距离所述第一层最远的层上的衬底。根据权利要求1或3的权利要求4所述的发明，所述衬底可包括选自由导电材料、介质材料、半导体材料和织物组成的组中的一种。根据引用权利要求1-3任一项的权利要求5所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括配置为密封所述多层涂覆系统以使其与外部隔绝的密封构件。根据引用权利要求5的权利要求6所述的发明，在所述密封构件中可基本上不存在空气。根据引用权利要求1的权利要求7所述的发明，所述第i层具有的厚度可不同于所述第i-1层(其中i是大于1的整数)的厚度。根据引用权利要求1的权利要求8所述的发明，所述第i层和所述第i-1层(其中i是大于1的整数)可具有相同的厚度。根据引用权利要求1的权利要求9所述的发明，各层可具有的厚度范围为约0.01微米至约10000微米。根据引用权利要求1的权利要求10所述的发明，所述填充材料可包括选自由聚合物材料、粘合剂、树脂、介质材料和陶瓷材料所组成的组中的一种。根据引用权利要求1的权利要求11所述的发明，所述填充材料的折射率可满足ni＝ni-1(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求1的权利要求12所述的发明，所述填充材料的折射率可满足ni>ni-1(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求1的权利要求13所述的发明，所述球形空洞的半径可满足ai>ai-1(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求1的权利要求14所述的发明，所述球形空洞的半径和所述填充材料的折射率可满足ai＝ai-1和ni>ni-1(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求1所述的权利要求15所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括在所有层中随机分布的且彼此分离的半径为b的多个球形空洞，其中半径b满足b>a1和b>ai(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求15的权利要求16所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括在所述第一层的填充材料中随机分布的且彼此分离的半径为c1的多个球形粒子，和在所述第i层的填充材料中随机分布的且彼此分离的半径为ci的多个球形粒子，其中c1满足b>a1>c1且ci满足b>ai>ci和ci>ci-1(其中i是大于1的整数)。根据引用权利要求16的权利要求17所述的发明，所述球形粒子可包括选自由导电材料、介质材料、半导体材料和陶瓷材料组成的组中的一种。根据引用权利要求1的权利要求18所述的发明，所述填充材料还可包括形成在所述填充材料中的多个孔。根据引用权利要求18的权利要求19所述的发明，所述多个孔中的每个具有的半径可大于所述球形空洞的半径。根据引用权利要求1的权利要求20所述的发明，所述球形空洞可具有的腔半径范围为约0.002微米至约500微米。根据引用权利要求1的权利要求21所述的发明，所述球形空洞可由选自由中空介质壳、中空导电壳和中空半导体壳所组成的组中的一种形成。根据引用权利要求1的权利要求22所述的发明，所述多层涂覆系统还可包括：第一电极，位于邻近距离所述衬底最远的层的两个表面中较远的表面处；第二电极，位于所述第一层与所述衬底之间，其中，将第一电压施加到所述第一电极，以及将不同于第一电压的第二电压施加到所述第二电极。根据权利要求23所述的发明，提供一种制造多层涂覆系统的方法，所述方法包括：(1)制备将半径为a1的多个球形空洞混合至折射率为n1的填充材料的第一溶液；(2)用所述第一溶液处理衬底以在所述衬底上形成包括多个随机分布的且彼此分离的半径为a1的球形空洞以及介于所述球形空洞之间的空间中的折射率为n1的填充材料的第一层；(3)制备将多个半径为ai的多个球形空洞混合至折射率为ni的填充材料的第i溶液(其中i为大于1的整数)；以及(4)用所述第i溶液处理已形成有第i-1层的衬底以在所述第i-1层上形成包括多个随机分布的且彼此分离的半径为ai的球形空洞以及设置在所述球形空洞之间的空间中的折射率为ni的填充材料的第i层(其中i为大于1的整数)。根据引用权利要求23的权利要求24所述的发明，其中步骤(2)中的处理可选自由将衬底浸入所述第一溶液的方法、将所述第一溶液旋涂(spincoating)至衬底的方法、将所述第一溶液旋转浇铸(spincasting)至衬底的方法和将所述第一溶液喷射至衬底的方法所组成的组中的一种。根据引用权利要求23的权利要求25所述的发明，其中步骤(4)中的处理选自由将已形成有第i-1层的衬底浸入所述第i溶液的方法、将所述第i溶液旋涂至已形成有第i-1层的衬底的方法、将所述第i溶液旋转浇铸至已形成有第i-1层的衬底和将所述第i溶液喷射至已形成有第i-1层的衬底的方法所组成的组中的一种(其中i为大于1的整数)。有益效果本发明可提供一种使用空洞的用于热阻隔系统的多层涂覆系统及其制造方法。附图说明为了更完全地理解本发明，以下描述和附图中添加了附图标记，附图中：图1是根据本发明的多层涂覆系统的示意图；图2是根据本发明一实施方式的多层涂覆系统中沿图1中的线AB的横断面视图；图3是了用于计算根据本发明的多层涂覆系统的球形空洞之间距离的正方形栅格；图4是根据本发明另一实施方式的多层涂覆系统中沿图1中的线AB的横断面视图；图5是根据本发明其它实施方式的包括衬底和密封构件的多层涂覆系统的视图；图6是根据本发明其它实施方式的包括具有多个孔的多层涂覆系统的视图；图7图示出了在图6的实施方式中填充材料中形成的孔的一变型；图8图示出了在图6的实施方式中填充材料中形成的孔的另一变型；图9图示出了在图6的填充材料中还包括多个球形粒子的另一变型；图10是根据本发明另一实施方式的包括作为电磁波长过滤器的电极的多层涂覆系统的附图；图11是说明在特定波长范围内选择性阻隔(或反射)电磁辐射且透射其余的示意性作用的视图；图12是示出ΔQ＝Qbac-Qext和波长之间关系的曲线图，其中以电磁辐射线照射嵌在折射率为n＝1.4962的介质(填充材料)中的球形空洞。图13是对应于图12中情况的散射的辐射线的极坐标图，其中从左侧照射嵌在折射率为n＝1.4962的介质(填充材料)中的半径为200nm的球形空洞；图14是对应于图12中情况的散射的辐射线的极坐标图，其中从左侧照射嵌在折射率为n＝1.4962的介质(填充材料)中的半径为200nm的球形空洞。图15至图17是说明制造根据本发明的多层涂覆系统的方法多个实施方式的视图。具体实施方式现在将结合附图详细描述各种示意性实施方式，从而使此公开完全和完整。应当理解示意性实施方式并非要限制为此处公开的特定形式，因为这些示例性实施方式仅仅是为了解释本公开的各方面而参考附图并提供。在此示意性实施方式将覆盖落入本公开范围内的所有修改，等同物和替代方案。在附图中，为了清楚起见，各层厚度、区域、球形微粒和球形空洞的大小可能被夸大，并且在整个对附图的描述中相似的附图标记指代相似的要素。在此，示意性实施方式中参考理想化实施方式的截面视图来描述。由此，示意性实施方式中特定形状或区域不应当被理解为限于这些示意性实施方式中例示的特定形状或区域，而是这种形状或区域可以包括源于制造容差的派生物。例如，示意性实施方式中的球形微粒实际可以用在实际设备中稍微偏离理想球形的类球状的微粒来表示。在整个描述过程中，如“第一子涂覆层”、“第二子涂覆层”、“第三子涂覆层”和“第四子涂覆层”等的术语可以用于指示示意性实施方式中的特定层。等效地，如“第一层”、“第二层”、“第三层”、“第四层”等术语在更合适的任何时候都将可以替代使用。为了更具体的描述示意性实施方式，现在将参考附图具体描述各种方面。然而，本发明不限于所描述的这些示意性实施方式。图1是根据本发明一实施方式的多层涂覆系统900的示意图。所述多层涂覆系统900可包括第一子涂覆层101、位于第一子涂覆层101之上的第二子涂覆层102、位于第二子涂覆层102之上的第三子涂覆层103以及位于第三子涂覆层103之上的第四子涂覆层104。尽管为了简明起见，多层涂覆系统900包括四个子涂覆层，即第一子涂覆层101，第二子涂覆层102，第三子涂覆层103，和第四子涂覆层104，但是对于多层涂覆系统中的子涂覆层的个数没有任何限制。假定电磁辐射线入射在多层涂覆系统900的第四子涂覆层104上。图2是根据第一实施方式100的多层涂覆系统900沿线AB的横断面视图。在第一实施方式100中，第二子涂覆层102具有大于第一子涂覆层101的厚度，第三子涂覆层103具有大于第二子涂覆层102的厚度，且第四子涂覆层104具有大于第三子涂覆层103的厚度。然而，在包括第一实施方式100在内的本发明相关的多层涂覆系统中，每个子涂覆层的厚度并没有限制。例如，子涂覆层可具有依次增加的厚度，依次减少的厚度或相同的厚度。一般来说，只要每个子涂覆层具有的厚度足以包括球形空洞，每个子涂覆层的厚度没有限制。只要每个子涂覆层具有等于或大于包括在每个子涂覆层中的球形空洞的直径，每个子涂覆层的厚度没有限制。例如，每个子涂覆层可具有的厚度范围为0.01微米至10000微米。在包括第一实施方式100在内的本发明相关的多层涂覆系统中，每个子涂覆层包括随机分布的多个球形空洞。例如，在第一实施方式100中，第一子涂覆层101包括随机分布的多个球形空洞11，第二子涂覆层102包括随机分布的多个球形空洞12，第三子涂覆层103包括随机分布的多个球形空洞13，且第四子涂覆层102包括随机分布的多个球形空洞14。在包括第一实施方式100在内的本发明相关的多层涂覆系统中，为何每个子涂覆层的球形空洞具有无序(随机)排列，而不是具有如在晶体结构和光子晶体中的晶格排列的有序图案排列的原因很简单。当球形空洞以有序图案排列时(即，当空洞以一定得晶格间距排列时)，根据Bragg定律，电磁反射在由晶格常数确定的一系列完全离散的波长值发生。尽管这种特征对于其中只有离散波长值被选作用于调谐的调谐应用来说是理想的，但是其对于本发明的目标应用种类来说并不适合。例如，占热能大部分的电磁波谱的红外部分，在波长上从0.7微米延伸到大约1000微米。为了成功的阻热作用，需要反射覆盖较广范围波长的红外电磁能量。这样的作用不能利用以规则的晶格间距排列的球形空洞来实现，因为根据Bragg定律这样的配置只会在由晶格常数确定的完全离散的一系列波长选择性地反射。但是，当球形空洞随机分布时，红外电磁反射(尽管在程度上不完全)发生在较广范围的波长处，这是成功的热阻作用的优选特性。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，每个子涂覆层包括设置为彼此分离的多个球形空洞。当多个球形空洞设置为彼此分离时，意味着所述多个球形空洞彼此不接触。优选在每个子涂覆层中的多个球形空洞彼此充分分离，使得在两个最近相邻的球形空洞之间的相互作用可被忽略。图3示出了二维(2D)栅格中在每个子涂覆层中最近相邻球形空洞之间的最近面到面间隔为10λ。λ是其中设置有球形空洞的填充材料中的电磁波波长，λo是自由空间中的电磁波波长，λo＝nλ，且n是其中设置有球形空洞的填充材料的折射率。以此为基准，计算每个子涂覆层中的每单位体积球形空洞的数量和重量。每个半径为a的球形空洞所占的有效面积Aeff由Aeff＝(10λ+2a)2给出。在三维(3D)立方点阵中，假设最近相邻球形空洞之间的最近面到面间隔为10λ，则每个半径为a的球形空洞所占的有效体积Veff由Veff＝(10λ+2a)3给出。现在，如果Vlayer代表第一实施方式100中的第一至第四子涂覆层101、102、103和104中的一个的体积，则在该子涂覆层中的球形空洞的总个数Np由Np＝Vlayer/Veff或Np＝Vlayer/(10λ+2a)3＝1/(10λo/n+2a)3给出，且子涂覆层的每单元体积的球形空洞的数量(Np/Vlayer)由Np/Vlayer＝1(10λ+2a)3＝1/(10λo/n+2a)3给出。此外，球形空洞的总重量(即，子涂覆层中全部球形空洞的重量)由Wp＝Npmg或Wp＝4.1888ρa3gVlayer/(10λ+2a)3＝4.1888ρa3gVlayer/(10λo/n+2a)3给出，且子涂覆层的每单元体积的球形空洞的重量(Wp/Vlayer)由Wp/Vlayer＝4.1888ρa3g/(10λ+2a)3＝4.1888ρa3g/(10λo/n+2a)3给出，其中g是重力常数，ρ是空洞的质量密度，并且m是由m＝ρ(4/3)πa3或m＝4.1888ρa3定义的单个球形空洞物总有效质量。理想空洞是空的，且因此没有质量。然而，物理空洞可通过使用诸如中空壳的结构实现。在这种情况下，当中空壳的厚度很小时，空洞的半径可为a且空洞的有效质量密度ρ可通过使中空壳的总有效质量m除以中空壳的体积V来计算。即，物理空洞的有效质量密度ρ是m/V。图3中的最近面到面间隔10λ仅是对在该处球形空洞之间的相互作用可以被忽略的间隔的近似数。因此，在此任何大于10λ的间隔也成为有效分析。在这一点上，Np和Wp可以被重新表达为Np≤Vlayer/(10λo/n+2a)3和Wp≤4.1888ρa3gVlayer/(10λo/n+2a)3，且(Np/Vlayer)和(Wp/Vlayer)可以被重新表达为(Np/Vlayer)≤1/(10λo/n+2a)3和(Wp/Vlayer)≤4.1888ρa3g/(10λo/n+2a)3。通常，电磁波在包括随机分布微粒的混合物中的散射需要来自单个微粒结构的散射解的明确计算。并且，通常这种散射解对于解释这种混合物中的散射现象已经足够。例如，在牛奶罐或积云中的光透射和反射可以基于在牛奶罐的情况下是涉及单个奶粒子或在积云的情况下是涉及单个雨点的Mie理论进行量化解释。在前述实施方式中，已经考虑了随机分布的空洞嵌入在诸如填充材料的介质中的情况。从物理学的观点看，这种系统中的电磁散射现象涉及单个粒子的Mie理论解。在本说明书中使用的物理学的细节可以在下述参考文献中找到：C.Bohren和D.Huffman，“AbsorptionandScatteringofLightbySmallParticles，”JohnWiley&Sons，Inc.，1998；ISBN0-471-29340-7。本发明的多层涂覆系统的每个子涂覆层中的最近相邻球形空洞之间的最近面到面将并不限于图3的10λ。如果最近相邻球形空洞之间不同的间隔，例如5λ，能够被考虑为球形空洞在该处被认为是“充分分离的”的长度，则Np和Wp可由Np≤Vlayer/(5λo/n+2a)3和Wp≤4.1888ρa3gVlayer/(5λo/n+2a)3简单给出，且(Np/Vlayer)和(Wp/Vlayer)可以由(Np/Vlayer)≤1/(5λo/n+2a)3和(Wp/Vlayer)≤4.1888ρa3g/(5λo/n+2a)3。该间隔距离(在该处两个球形空洞能够被认为足够远从而二者之间的相互作用可以被忽略)很大程度依赖于空洞的类型。例如，如果空洞是带电的，则10λ的间隔距离对于忽略两个空洞之间的相互作用可能是不够的。无论怎样，图3中对10λ的选择使得大部分类型的微粒“充分分离”。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，每个子涂覆层的多个空洞可形成为具有球形形状。在此，多个球形空洞是指平均具有大致球形形状的多个空洞。因此，当多个空洞平均具有大致球形形状时，所述多个空洞中的一些可能具有衍生自球形形状的形状，例如，类球形状。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，每个子涂覆层的多个球形空洞可以各种方式有各种材料形成。例如，每个子涂覆层的多个球形空洞可各由选自由中空介质壳、中空导电壳和中空半导体壳组成的组中的一种形成。在这种情况下，每个球形空洞可具有范围从0.002微米到500微米的腔半径。此外，球形空洞可以是与填充材料单独形成并掺混入填充材料中的中空壳，或可以是形成于填充材料本身中的球形空洞。此外，球形空洞可以是其内表面和外表面涂覆有选自由介质材料、导电材料和半导体材料组成的组中的材料的中空壳。可用于形成作为中空导电壳的球形空洞一系列导电材料包括，但不限于，包括但不限于：铝、铬、钴、铜、金、铱、锂、钼、镍、锇、钯、铂、铑、银、钽、钛、钨、钒、其合金(例如，铝铜和钢)以及其混合物。球形空洞也可以形成为中空多层壳。每层的壳可由介质材料、导电材料或半导体材料形成。虽然具有高折射率的介质材料或半导体材料也可以被选择用作球形空洞的材料，但是优选选择导电材料作为球形空洞的材料。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，每个子涂覆层的多个球形空洞每个具有共同的半径a。考虑到实际上，尽管不是不可能，但是制造具有相同半径a的两个球形空洞是极其困难的，所以在此半径肯定被理解为球形空洞的平均半径。因此，在所述具有平均半径a的多个球形空洞中，可能存在直径不同于平均半径的空洞。例如，在第一子涂覆层101中，a11是多个第一球形空洞11的平均半径，a12是多个第二球形空洞12的平均半径，a13是多个第三球形空洞13的平均半径，且a14是多个第四球形空洞14的平均半径。此外，每个子涂覆层的球形空洞具有的半径可不同于另一子涂覆层的球形空洞的半径。例如，在第一实施方式100中，第一子涂覆层101的球形空洞包括具有半径为a11的一种类型的空洞，第二子涂覆层102的球形空洞包括具有半径为a12的一种类型的空洞，第三子涂覆层103的球形空洞包括具有半径a13的一种类型的空洞，且第四子涂覆层104的球形空洞包括具有半径a14的一种类型的空洞。在此，半径a11、a12、a13和14满足a11<a12<a13<a14。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，每个子涂覆层包括介于多个球形空洞之间的空间中的折射率为n的填充材料。每个子涂覆层的填充材料具有的折射率可不同于或相同于另一子涂覆层的填充材料的折射率。即使当子涂覆层的填充材料相同时，填充材料可具有不同的折射率。即使当子涂覆层的填充材料不同时，填充材料可具有相同的折射率。在第一实施方式100中，第一子涂覆层101包括具有折射率为n51的填充材料51，第二子涂覆层102包括具有折射率为n52的填充材料52，第三子涂覆层103包括具有折射率为n53的填充材料53，且第四子涂覆层104包括具有折射率为n54的填充材料54。第一至第四填充材料51、52、53和54的折射率是相同的。即，n51＝n52＝n52＝n54。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，包括在每个子涂覆层中的填充材料可选自由介质材料、陶瓷材料、复合材料(复合材料混合物)和聚合物材料组成的组。这些的目录中包括但不限于：涂料、粘土、胶、水泥、沥青、聚合物材料、明胶、玻璃、树脂、粘合剂、氧化物和它们的组合。复合材料混合物的目录中包括涂料、粘土、胶、水泥等。聚合物材料的目录中包括但不限于：琼脂糖、纤维素、环氧树脂、水凝胶、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚丁二炔、聚环氧化物、聚醚、聚乙烯、聚咪唑、聚酰亚胺、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、多肽、聚对苯乙炔、多磷酸盐、聚吡咯、多糖、聚苯乙烯、聚砜、聚噻吩、聚氨酯、聚乙烯等。填充材料51、52、53和54也可以由其他聚合物材料如琼脂糖、纤维素、环氧树脂、水凝胶、硅胶、水玻璃(或硅酸钠)、硅玻璃，硅氧烷等形成。各种树脂包括合成树脂如丙烯酸树脂以及植物树脂如乳香酯。基于介质材料的氧化物的目录中包括但不限于：氧化铝、氧化铍、铜(I)氧化物、铜(II)氧化物、氧化镝、铪(IV)氧化物、氧化镥、氧化镁、氧化钪、一氧化硅、二氧化硅、五氧化二钽、二氧化碲、二氧化钛、氧化钇、氧化镱、氧化锌、二氧化锆等。在包括第一实施方式100的本发明的多层涂覆系统中，当在每个子涂覆层中的随机分布的球形空洞的数量很大且每个球形空洞的半径很小时，每个子涂覆层具有类似于气凝胶结构的结构。气凝胶是合成多孔材料。图4是根据第二实施方式300的多层涂覆系统900沿图1中的线AB的横断面视图。在包括第二实施方式300的本发明的多层涂覆系统中，尽管在每个子涂覆层中的球形空洞的尺寸分布可以与另一子涂覆层中的球形空洞的尺寸分布相同，但是每个子涂覆层的填充材料的折射率可以不同于另一子涂覆层的填充材料的折射率。在这种多层涂覆系统中，尽管所有子涂覆层共享有共同(即，相同)的尺寸分布，但是每个子涂覆层的填充材料具有不同的折射率；且，因此每个子涂覆层实际上具有不同的的特性。在第二实施方式300中，一种半径的第一球形空洞15跨越第一至第四子涂覆层301、302、303和304随机分布，且第一至第四子涂覆层301、302、303和304的折射率满足n61<n62<n63<n64，其中n61、n62、n63和n64分别表示61、62、63和64的填充材料的折射率。由于子涂覆层的不同折射率，基于第二实施方式300的多层涂覆系统经受发生在子涂覆层的界面处的内部反射。这种内部反射不可避免地引起多层涂覆系统的自发热。本发明的多层涂覆系统还可包括衬底或密封构件。衬底可设置在各位置任何一处，例如，可设置在最下面的子涂覆层之下或最上面的子涂覆层之上。密封构件可用于环绕多层涂覆系统的周围，密封多层涂覆系统以使其与外部隔绝。在图5A的第三实施方式中，衬底10设置于第一子涂覆层401之下。尽管在图5中未明确示出，衬底10还可设置在与第一子涂覆层401相距最远的一层(即，第四子涂覆层404)之上。在图5B的第四实施方式中，衬底10设置在第一子涂覆层401之下和第四子涂覆层404之上。在图5C的第五实施方式中，包括衬底10的多层涂覆系统用密封构件80环绕。密封构件80环绕多层涂覆系统的周围以密封多层涂覆系统，使其与外部隔绝。此外，密封构件80内部的空气可被抽空从而密封构件80保持在无空气的真空状态下。在第三至第五实施方式中，第一至第四子涂覆层401、402、403和404分别包括第一至第四填充材料61、62、63和64。具有一个尺寸的球形空洞15跨越第一至第四填充材料61、62、63和64随机分布，以彼此分离。包括第一和第二实施方式100和300的本发明的多层涂覆系统可直接应用于任何表面。所述表面的例子包括房屋、家用电器、窗户、车辆、织物、纸片、电子产品和陶瓷制品的表面。因此，如果图5A的第三实施方式是作为应用于墙上的涂覆系统的涂料的横断面视图，则衬底10相当于墙。如果图5B的第四实施方式的是应用于织物的涂覆系统的横断面视图，则衬底10相当于织物。如果图5A的第三实施方式是应用于窗格上的涂覆系统的横断面视图，则衬底10相当于玻璃。用于衬底10的材料可以选自包括导电材料、介质材料、陶瓷材料、复合材料、半导体材料、聚合物材料和织物的组。在此，陶瓷材料、复合材料、聚合物材料和织物被列出似乎它们是不同于导电材料、介质材料、或半导体材料的材料。为了澄清任何可能的误解，所有材料可以分为以下三种：导电材料、介质材料、半导体材料。现在，根据材料的实际组成成分，陶瓷材料、复合材料、聚合物材料和织物中的每个能够被分类入导电材料、介质材料或半导体材料。也即，任何时候例如在说明书中提到术语“介质材料”或“介质”，应当理解该术语包括作为电介质的所有材料，包括被划分为介质材料的任何陶瓷材料、复合材料、聚合物材料、或织物。同样，任何时候在说明书中提到术语“导电材料”或“导体”，应当理解该术语包括作为导体的所有材料，包括被划分为导电材料的任何陶瓷材料、复合材料、聚合物材料、或织物。并且，任何时候在说明书中提到术语“半导体材料”或“半导体”，应当理解该术语包括作为半导体的所有材料，其也包括被划分为半导体材料的任何陶瓷材料、复合材料、聚合物材料、或织物。可被用于形成衬底10的导电材料的一系列包括但不限于：铝、铬、钴、铜、金、铱、锂、钼、镍、锇、钯、铂、铑、银、钽、钛、钨、钒、其合金(例如铝铜和钢)，以及其混合物。可被用于形成衬底10的复合材料的目录中包括但不限于：混凝土、沥青混凝土、纤维增强聚合物、碳纤维增强塑料、玻璃增强塑料、增强橡胶、层压板、胶合板、纸、玻璃纤维、砖和各种复合玻璃。可被用于形成衬底10的聚合物材料的目录中包括但不限于：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚丁二炔、聚环氧化物、聚醚、聚乙烯、聚咪唑、聚酰亚胺、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、多肽、聚对苯乙炔、多磷酸盐、聚吡咯、多糖、聚苯乙烯、聚砜、聚噻吩、聚氨酯、聚乙烯等。衬底10也可以由其他聚合物材料如琼脂糖、纤维素、环氧树脂、水凝胶、硅胶、硅玻璃、硅氧烷等形成。可用于形成衬底10的织物的目录中包括动物纺织品、植物纺织品、矿物纺织品、合成纺织品、和它们的组合。本发明的多层涂覆系统还可包括随机分布在子涂覆层的填充材料中以彼此分离的多个孔。包括在填充材料中的多个孔可形成于构成多层涂覆系统的所有或某些子涂覆层中。所述多个孔可小于或大于每个子涂覆层的多个球形空洞。此外，所述多个孔可为如同多个球形空洞的球形孔，或无定形孔。形成于填充材料中的多个孔提高了入射到多层涂覆系统上的辐射的散射效率或改善了热导率减少速率(即，减少热导率)。在图6的第六实施方式100'(其是第一实施方式100的改造)中，在包括在第一至第四子涂覆层101'、102'、103'和104'的第一至第四填充材料51'、52'、53'和54'中分别形成多个孔25'。所述多个孔25'形成为小于第一至第四球形空洞11、12、13和14。所述多个孔25'可以是当形成第一至第四填充材料51'、52'、53'和54'时化学产生或自然产生的气泡。例如，第一至第四填充材料51'、52'、53'和54'由聚氨酯泡沫形成时，气泡是化学产生的。图7示出包括在第六实施方式100'的第四子涂覆层104'中的第四填充材料54'中的孔25'的改造。在图7中，在填充材料中的多个孔25'大于第四球形空洞14.在这种情况下，填充材料具有类似于蜂窝乳酪的形式。图8示出了包括在第六实施方式100'的第四子涂覆层104'中的第四填充材料54'中的多个孔25'的另一改造。在图8中，第四填充材料54'中的多个孔25'具有半径为b的球形形状且大于第四球形空洞14。多个孔25'可通过，例如，在填充材料中嵌入大的中空球形壳或在填充材料本身中形成大的球形空洞。图9示出了包括在第六实施方式100'的第四子涂覆层104'中的第四填充材料54'中的多个孔25'的另一改造。在图9中，在第四填充材料54'中形成大于半径为a14的多个第四球形空洞14的半径为b的多个孔25'且在第四填充材料54'中又形成随机分布以彼此分离的半径为c24的多个第四球形粒子24。第四球形粒子24的半径c24小于第四球形空洞14的半径a14和球形孔25'的半径b。即，半径c24、半径a14和半径b满足b>a14>c24。尽管在图9中未明确示出，作为分别形成于分别包括在第六实施方式100'的第一至第三子涂覆层101'、102'和103'中的第一至第三填充材料51'、52'和53'的多个孔25'的另一改造，大于半径为a11的多个第一球形空洞11的半径为b的多个孔25”和半径为c21的多个第一球形粒子21随机分布在第一填充材料51'中以彼此分离，大于半径为a12的多个第二球形空洞12的半径为b的多个孔25”和半径为c22的多个第二球形粒子21随机分布在第二填充材料52'中以彼此分离，且大于半径为a13的多个第三球形空洞13的半径为b的多个孔25”和半径为c23的多个第三球形粒子23随机分布在第一填充材料51'中以彼此分离。第一至第三球形粒子21、22和23的半径各满足b>a11>c21，b>a12>c22，和b>a13>c23，第四球形粒子24的半径同样如此。此外，第一至第四球形粒子21、22、23和24的半径满足c21<c22<c23<c24。尽管在第六实施方式100'的第一至第四填充材料51'、52'、53'和54'中的多个孔25'具有球形形状，但是本发明不限于此。例如，第一至第四填充材料51'、52'、53'和54'中的多个孔25'可具有不定性形状，而非球形形状。图10是根据作为第一实施方式100的改造的第七实施方式500，构成激活的电磁波长过滤器的电极的视图。通过施加的电场，反射区域的开始边缘可位移。在第七实施方式500中，第一电极5临近第四子涂覆层104的两个表面中距离第一子涂覆层101最远的一个，且第二电极6位于第一子涂覆层101和衬底10之间。将第一电压施加至第一电极5且将第二电压施加至第二电极6。第一电极5或第二电极6可不限于临近第四子涂覆层104的两个表面中距离第一子涂覆层101最远的一个的位置或在第一子涂覆层101和衬底10之间的位置，且如果需要，可以位于各种位置的任一个。通过将偏置电压施加至第一电极5和第二电极6，而形成在第一和第二电极5和6之间的电场。在不存在电场的情况下，半导体材料表现得像介质材料。但是当暴露于电场下时，半导体材料表现得像导电材料。这种性质可用于有效控制电磁波开始被反射的电磁波波长。例如，通过控制对应于部分504的子涂覆层暴露于的电场的强度，可改变在图11的‘504’部分中的λ4的值。第七实施方式500的第一和第二电极5和6可由对感兴趣的红外波长透明的平面导体形成。例如，在红外反射体的情况下，第一电极5必须对感兴趣的红外电磁波透明。而且，如果在第七实施方式500中示出的多层涂覆系统是光透明的，则第一和第二电极5和6也都必须是光透明的而且透射感兴趣的红外波。通常，第一和第二电极5或6或两者都用栅格或栅结构图案化，或具有诸如孔或方形阵列等之类的更复杂的图案。当电极用这种结构图案化时，感兴趣的红外波长和可见光可通过图案化电极中的开口透射。当电极图案化且具有开口时，用于电极的导电材料并不只限于透射感兴趣的红外波长的光透明导体，而是可以使用任何导电材料。以下详细说明根据一个或一个以上的示意性实施方式的多层涂敷系统的作用。图11是说明相比于实际(真实的)的多层涂覆系统100，理想的多层涂覆系统100中透射和反射作用的示意图。尽管图11示出的透射和反射作用对于实际多层涂覆系统而言可能过于理想化，但是该例示提供了在多层涂覆系统中如何对波长进行选择性过滤的简明描述。稍后将示出实际的多层涂覆系统也表现出与图11中所描绘的等效的特征。基于此点，现在将说明理想多层涂覆系统中的透射和反射作用。理想的多层涂覆系统包括理想的子涂覆层。因此，理想的多层涂覆系统100包括理想的第一至第四子涂覆层101、102、103和104。图11中描绘了理想多层涂覆系统100中的透射和反射作用，其中‘501’部分描述了与理想的子涂覆层101相关联的透射和反射作用，‘504’部分描述了理想子涂覆层104的类似作用。图11中未明确标出的其余两个作用也可容易地与理想第二和第三子涂覆层102、103相关联。在理想的第四子涂覆层104中，波长为λ的入射电磁波，当λ<λ4时被全透射，当λ4≤λ≤λc时被全反射，并且当λ>λc时被部分透射和部分反射。具有这种波长过滤特性的子涂覆层在窗格中具有有用的应用，其中高度期望反射热量或红外电磁波，而同时透射来自可见光谱以及广播和通信行业使用波长的电磁波。子涂覆层中反射区域的宽度是有限的。对于理想的第四子涂覆层104，反射区域的宽度由Δλ＝λc-λ4给出。一般地，实际子涂覆层具有很窄的反射区域宽度Δλ。出于这个原因，热阻隔应用中常用的单子涂覆层对于阻挡红外光谱中所有不期望的波长而言是不够的。幸运的是，通过控制子涂覆层中包含的球形空洞的直径，子涂覆层中的反射区域能够在波长域中位移。为了示出这一点，考虑描述理想的第一子涂覆层101中的透射和反射作用的图11的‘501’部分。可以将501部分的结果与504部分的结果进行比较，504描述了包含具有较大直径的球形空洞的理想的第四子涂覆层104中的透射和反射作用。通过比较两个结果，可以注意到501部分中反射区域的开始边缘出现在λ＝λ1，其中λ4>λ1。501部分中反射区域的开始边缘的这种位移归因于在第一子涂覆层101中随机分布的较小球形空洞11。在第一实施方式100中，第一至第四子涂覆层101、102、103和104的第一至第四球形空洞11、12、13和14的半径满足a11<a12<a13<a14；并且在理想的多层涂覆系统100中球形空洞的这种排列反映了图11中示出的透射和反射作用。由于其反射区域的有限宽度Δλ，单子涂覆层对于反射所有不期望波长而言可能是不够的。然而，可以将第一至第四子涂覆层例如101、102、103和104层叠在一起以形成具有反射区域较大有效宽度(Δλ)eff的多层涂覆系统。例如，具有图11的透射和反射作用的理想的多层涂覆系统100具有反射区域有效宽度(Δλ)eff(＝λc-λ1)。在理想多层涂覆系统100中，未被第四子涂覆层104反射的不期望波长的电磁波最终被后续的第一至第三子涂覆层101、102和103反射。图11中被反射的属于波长域λ1≤λ≤λ4中的波不会陷捕在多层涂覆系统100中，因为在这些电磁波的行进路径中没有反射区域。例如，假设波长域λ1≤λ≤λ2中的电磁波被第一子涂覆层101反射。这种被反射的电磁波跨过第二至第四子涂覆层102、103和104行进而无内部反射，最终离开多层涂覆系统100。由于在其行进路径中没有反射区域，因此没有内部反射。此外，由于这个原因，属于波长域λ1≤λ≤λ2中的任何被反射的电磁波不会导致多层涂覆系统的自发热。然而，波长域λ>λc中的电磁波由于它们跨过后续的子涂覆层行进因此被部分透射和部分反射。这些电磁波受到子涂覆层之间界面处的内部反射。因此，这些电磁波会导致多层涂覆系统100的自发热。幸运的是，波长域λ>λc中的电磁波不像波长域λ≤λ4中的电磁波那么有能量。波长域λ>λc中的这些电磁波在加热多层涂覆系统中的贡献可以被忽视。在前面的描述中，从顶部对多层涂覆系统进行照射。在第一实施方式100中，顶部是第四子涂覆层104并且底部是第一子涂覆层101。也能照射多层涂覆系统100的底部，且仍将可如图11所示那样描述电磁波的基本透射和反射的大部分。例如，波长满足0<λ<λ1的入射电磁波仍将跨过子涂覆层全部透射，而那些波长满足λ>λc的波将部分透射和部分反射。然而，当图2中入射电磁波的方向相反时，发生透射和反射作用中的重要修改。尽管波长满足λ1≤λ≤λ4的入射电磁波仍然全部被反射，但是由于图2中入射方向相反，在图11中的波长满足λ4<λ≤λc的那些波被部分反射和部分透射。部分透射进入区域A、B和C中的电磁波经受在不同子涂覆层之间发生的内部反射。这种内部反射导致多层涂覆系统的自发热。将更详细地描述实际多层涂覆系统中的透射和反射作用。与理想的第一子涂覆层104相比，实际第一子涂覆层104不具有‘504’部分中所示的清楚的透射和反射区域。然而，当实际子涂覆层彼此叠加以形成多层涂覆系统时，得到的透射和反射作用显示出参考图11中所讨论的理想涂覆系统的大部分特性。图12是从其中将不同半径(a＝200nm、a＝450nm以及a＝700nm)的球形空洞嵌入在折射率为n＝1.4962的介质(填充材料)中并被照射以强度为Io的入射电磁波的情况获得的ΔQ图。ΔQ是Qbac–Qext的差函数，其中Qbac是反向散射效率因子或反散射效率因子，Qext是消失效率因子。Mie理论已被用于计算Qbac和Qext。在图12中的图ΔQ中能容易地识别出两个完全不同的区域。第一区域I特征在于ΔQ(ΔQ<0)为负值，而第二区域II特征在于ΔQ(ΔQ>0)为正值。尽管在图12中没有清楚地显示，对于具有足够大波长的波而言，ΔQ值接近零。ΔQ趋于零的这种区域可被识别为第三区域III。对于来自区域I和II的选定波长演示了图11中ΔQ图的区域与图11的‘504’部分的透射和反射区域之间的对应关系。对于计算，嵌入在折射率为n＝1.4962的介质(填充材料)中的半径a＝200nm的球形空洞被照射以强度为Io的电磁波。为了正向和反向散热波的可见演示，针对来自第一和第二区域I和II的每个选定波长在极化图中绘制了散射波强度Is和入射波强度Io的比。选自第一区域I的波长的结果在图13中示出，选自区域II的波长的结果在图14中示出，其中在两个极化图中，球形空洞位于中心并且被从左侧照射。图13和图14的结果揭示了来自第一区域I的波强烈正向散射(即，透射)，而来自第二区域II的波正向散射(即，透射)和反向散射(即，反射)。因此，图12中的第一区域I可与‘504’部分中的波长域0<λ<λ4相关联；图12中第二区域II可与504’部分中的波长域λ4<λ≤λc相关联。尽管在图12中没有清楚地示出，对于足够大的波长，散射波强度Is与入射波强度Io的比接近1。在此区域的波对应于在图10的‘504’部分中波长满足λ>λc的波，其中波以相同的比率被部分透射以及部分反射。这些结果表明了嵌入在电介质(填充材料)中的球形空洞在反射红外电磁波中起到了作用。此外，球形空洞在例如涂料之类的混合物中的存在通过减少与直接热传导过程相关联的热转移而改善了针对热损失的隔离。尽管前述示例中子涂覆层包含很多球形空洞，ΔQs却是从单个球形空洞情况明确计算得到的，并且那些结果被用来描述子涂覆层中的透射和反射作用。如果在每个子涂覆层中的球形空洞彼此充分分离从而它们之间的相互作用可以被忽略，这种分析是有效的。对于给定的感兴趣的波长，假定为λ，两个最近的相邻球形空洞彼此分开～10λ的距离可以被认为是“充分分离”。例如，在用‘504’部分描述了波的透射和反射作用的理想子涂覆层104中，所述‘感兴趣的波长，λ’可以用来λ＝λ4表示，其波长定义了反射区域的开始边缘。类似地，在用‘501’部分描述了波的透射和反射作用的理想子涂覆层101中，所述‘感兴趣的波长，λ’可以用来λ＝λ1表示。现在，对于实际的子涂覆层(与理想子涂覆层相比)，波的透射和反射的作用的特征在于ΔQ图。现在将说明用于制造多层涂覆系统的各种方法。涉及制造多层涂覆系统的简单过程包括(1)准备用于子涂覆层的混合物以及(2)将混合物涂布到衬底上以形成子涂覆层。图15说明制造根据一实施方式的多层涂覆系统的方法的视图。将一种尺寸的小球形空洞混合在具有第一溶液的第一容器中。将大于小球形空洞的一种尺寸的大球形空洞混合在具有第二溶液的第二容器中。在其中将球形空洞混入普通涂料的情况下，第一容器中的第一溶液和第二容器中的第二溶液可以由普通涂料来形成。衬底上的第一子涂覆层可通过将未涂覆的衬底浸入第一容器的第一溶液中而形成。接着，在浸入第二容器的第二溶液中之前，涂覆有第一子涂覆层的衬底可以被干燥和/或固化。然后，将其上形成有第一子涂覆层的衬底浸入第二容器的第二溶液中，以在第一子涂覆层之上涂覆第二子涂覆层。将涂覆有第二子涂覆层的衬底干燥或固化以制造其中在衬底上依次形成两个子涂覆层的多层涂覆系统。使用浸渍法可在衬底的两个表面上形成多层涂覆系统。对于要在其一个表面上，而不是在其两个表面上形成多层涂覆系统的基板，可通过重复进行旋涂在基板的仅一个表面上涂覆掺混由球形空洞的混合物而形成多层涂覆系统。对于具有圆柱形内表面的对象例如管，可通过重复进行旋转浇铸在圆柱形内表面上涂覆掺混由球形空洞的混合物而形成多层涂覆系统。对于例如房屋或车辆表面的对象，可通过重复进行喷涂表面上形成多层涂覆系统。在制造图15的多层涂覆系统的方法中，尽管用于每个子涂覆层的混合物是通过将第一溶液和第二溶液于普通涂料连同球形空洞混合而形成，但本发明不限于此。用于多层涂覆系统中的每个子涂覆层的混合物也可通过使球形空洞与任何溶液混合来制备。溶液的示例包括，但不限于，溶剂类涂料，复合材料混合物(如胶水、粘土等)，聚合物材料(如聚氨酯、弹性体、塑料、明胶、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等)，各种树脂和粘合剂例如水泥等。替代地，可以将一种尺寸的球形空洞混合在一个液化PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)溶液中。即使在这种情况下，图15中的第二溶液也可以用液化PMMA表示，但是其与比在第一溶液中混合的那些更大的直径的球形空洞混合。根据前述浸入过程，可在衬底上形成多层涂层系统。替代地，可以通过将球形空洞混合在聚合物材料例如聚氨酯形成的溶液中来制备用于多层涂覆系统的每个子涂覆层的混合物。在这种情况下，图15中的第一溶液和第二溶液可由聚氨酯溶液表示，其中各溶液包含具有合适的直径的球形空洞。图16是根据另一实施方式说明制造多层涂覆系统的方法的视图。根据前述工艺，可通过将织物网浸泡(或浸入)第一溶液和第二溶液中来形成多层涂覆系统。首先，如图16A所示制备织物网。织物网是由线或丝形成的网。接着，如图16B所示，通过将织物网浸入或浸泡在包含掺混有球形空洞的第一容器中。在这种情况下，由于织物网用作支架，子涂覆层不易破坏或损坏且结构灵活。可使用这个方法形成多个子涂覆层。可通过堆叠多个子涂覆层制造多层涂覆系统。在这种情况下，为了结合多个子涂覆层，可使用诸如胶黏剂或通过缝合将子涂覆层彼此联接。完整的多层涂覆系统的示例在图16C中示出。类似的，可已在织物纤维的线上形成多层涂覆系统。即，可根据前述工艺通过将织物纤维的线浸泡(或浸入)第一溶液和第二溶液中来形成多层涂覆系统。涂覆有多层涂覆系统织物纤维的线形成的线可以用于制作耐热服装。这种多层涂覆系统可用作鞋子的隔热材料。图17是说明根据另一实施方式制造多层涂覆系统的方法的视图。在第一容器中制备第一溶液。第一溶液是指其中溶液和小空洞彼此混合的材料。多层涂覆系统的每个子涂覆层可通过将第一溶液倒入模具中并使第一溶液固化而形成。例如，第一子涂覆层可通过将第一容器中的第一溶液倒入模具中并使第一溶液干燥而形成。第二子涂覆层可通过将第二容器中的第二溶液倒入另一模具中并使第二溶液干燥而形成。多层涂覆系统可通过使用胶黏剂使第一子涂覆层和第二子涂覆层粘接而形成。代替通过使用胶黏剂使第一子涂覆层和第二子涂覆层粘接，可将第一子涂覆层和第二子涂覆层缝合。图17的第一和第二溶液可使用任何一种混合方法形成。例如，第一和第二溶液可通过将球形空洞掺混在水性聚氨酯或水基聚氨酯中而形成。水基聚氨酯具有其中聚氨酯聚合物在水中乳化的结构，且在不同的品牌中，聚氨酯聚合物固形物与水之比改变。在水基聚氨酯溶液具有按重量40％的固形物和60％的水的情况下，能够混合在聚氨酯溶液中的空洞粒子的总质量可多于聚氨酯溶液的固形物的质量的两倍。混合物的粘度随着空洞粒子的质量的增加而增加。而且，因此，应向溶液中加入空洞颗粒达到其中混合物的粘度不会变得太大而无法处理的程度。另一方面，当太小量的空洞颗粒加入到溶液中时，由于低粘度提高了可处理性。然而，在这种情况下，也减小了阻隔性能。作为例示，在其中将由3M产生的K1玻璃气泡用作空洞时，40克质量的固体聚氨酯聚合物可与20克质量的玻璃气泡混合。在另一例示中，其中使用3M的S60HS玻璃气泡，40克固体聚氨酯聚合物可与88克S60HS玻璃气泡混合。当更多的玻璃气泡加入到溶液中时，溶液的粘度增加到不会流动的状态。为了增加阻隔，需要将更多的气泡加入溶液中。然而，在这种情况下，必须考虑保证可处理性的溶液粘度。前文是对各种示例实施方式的例示并且不应被解释为对其进行限制。本领域普通技术人员将注意到在示例实施方式中很多修改都是可能的，而不偏离新颖的教导和益处。所有这些修改都将被包含在由权利要求定义的本公开的范围内。工业实用性本发明能够应用到使用热阻隔系统及其制造方法的任何领域。