CN104471448A - 功能性多层系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型功能性多层系统及其在制造诸如检测装置和传感器装置的各种装置中的用途。更具体地，本发明涉及多孔多层系统，该多孔多层系统能够通过在多孔多层系统中引入合适的组分，或者借助通过多孔多层系统进行的合适组分的移置，从透明状态切换至布拉格反射器状态。

Description

功能性多层系统

技术领域

本发明涉及新型功能性多层系统和在制造诸如检测和传感器装置的各种装置的过程中它们的用途。更具体地，本发明涉及多孔多层系统，该多孔多层系统通过在多孔多层系统中引入合适组分或借助通过多孔多层系统进行合适组分的移置，能够从透明状态切换成布拉格反射器状态。

背景技术

包括拥有各种光学性质的多层结构的系统在本领域中是熟知的并且现在已经使用了许多年。

已知最常见的材料对应于所谓干涉滤波器或布拉格反射器，其中干涉滤波器或布拉格反射器能够选择性地反射或透射大体包括在电磁谱的紫外和红外区之间的、一定范围的电磁频率或辐射。

在典型的构造中，这种布拉格型反射器材料是通过在基板上沉积电介质材料的交替层而形成的。在这个背景下，可通过具有高折射率和低折射率的材料的交替层从而形成电介质层的叠堆来得到高度反射材料。

然而，传统反射器可具有物理和光学限制，这些限制阻碍其在一些特定应用中的使用。具体地，近来出现的对更复杂的多功能系统或材料的日益增加的需求。在这些更复杂的系统之中，特别关注的是能够表现出改变电磁性质的通用性(versatile)材料，所述电磁性质直接取决于外部刺激(诸如，机械刺激、化学刺激、电刺激、热刺激或磁刺激)的施加。

WO 2009/143625公开了一种可调谐光子晶体装置(也被描述为分布式布拉格反射器)，该装置包括第一材料和第二材料的交替层，所述交替层包括响应于外部刺激的响应材料；其中，响应于外部刺激，响应材料的改变导致装置的被反射波长的移位。

EP-A2-0919604描述了一种变色材料，该变色材料包括含有可逆温致变色(reversibly thermochromic)材料的可逆温致变色层和含有低折射率颜料的多孔层；其中，该变色材料响应于热或水来改变其颜色。

EP-A1-2080794公开了一种变色层合物，该变色层合物包括具有金属光泽性质的支承件和设置在支承件表面上的多孔层，其中，多孔层包括低折射率颜料和透明金属光泽颜料，所述透明金属光泽颜料是通过用都以分散状态固定在粘结剂树脂上的、具有色跳性质的金属氧化物和/或透明金属光泽颜料涂布透明芯材料而形成的，并且多孔层在液体吸收状态和液体未吸收状态下透明度是不同的。

WO 2005/096066描述了一种(电润湿)显示元件，该显示元件包括至少两个多孔层、驻留在上层中的导电液体，所述液体与上层材料的接触角小于大约60°，下层材料是导电的并且通过电介质覆盖与液体绝缘，所述液体与下层材料的接触角大于大约90°，由此，在下层和液体之间施加电压时，液体从上层中移出，进入下层，由此实现上层的光学变化。

EP 2 116 872A1公开了通过具有单维光子晶体性质的纳米粒子(nanoparticular)薄板形成的多层(介孔(mesoporous))结构、其制作方法和其用途。

Sung Yeun Choi等人在《纳米快报》(Nano Lett.)(第6卷第11期，2006年，第2456-2461页)的“Mesoporous Bragg StackColor Tunable Sensors”(介孔布拉格叠堆颜色可调谐传感器)中公开了由介孔TiO₂和介孔SiO₂的旋涂(spin-coated)多层叠堆构成的介孔布拉格叠堆的自组装合成、结构和光学特征。

在不与上述装置的相关优点相争的情况下，仍然需要一种能够从透明状态切换成布拉格反射器状态的功能性多层系统。

因此，本发明的一个目的是提供一种单个系统，该单个系统被设计成使得当它被暴露于入射电磁辐射时方便且容易地从透明状态转变成布拉格反射器状态(也被称为布拉格反射镜状态)。

现在已经发现，可通过提供根据本发明的多孔多层系统来实现以上目的。

有利地，根据本发明的多层系统能够借助在整个多层系统对合适的经选择的组分进行简单移置而从透明状态可逆地切换成布拉格反射器状态。

在结合附图阅读本发明的以下描述之后，根据本发明的多孔多层系统的其它优点和更具体的性质将清楚。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种多孔多层系统(1)，所述多孔多层系统(1)包括由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中，所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中，所述多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于所述多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)，其中，所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述多孔多层系统(1)使相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R_initial)是最小的，因此使相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T_initial)是最大的，所述(整体)(初始)反射率(R_initial)和所述(整体)(初始)透射率(T_initial)对应于所述多孔多层系统(1)的(初始)状态(S_initial)，其中，所述多孔多层系统(1)能够(可逆地或不可逆地)从(初始)状态(S_initial)切换(或转变)成(最终)状态(S_final)，其中，(S_final)对应于其中所述多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R_final)最大并且因此(整体)(最终)透射率(T_final)最小的状态。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)和所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，其中所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换(或转变)成(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，其中(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态。

更优选地，根据本发明的所述多孔多层系统还能够通过从所述多孔多层系统(1)中(基本上完全地)去除所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁)(或透明状态)。

甚至更优选地，根据本发明的所述多孔多层系统能够通过在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中最优选地在所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体)(可逆地或不可逆地)从状态(S₁)(或透明状态)切换成状态(S₂)(或反射镜状态)，和/或能够通过从所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中最优选地从所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)中(基本上完全地)去除组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁)(或透明状态)。

更优选地，根据本发明的所述多孔多层系统还包括在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中的任一个中存在甚至更优选地在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中的任一个的孔(5)和孔(6)中存在的组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)。

可供选择地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)或所述(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)，包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于所述多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的移置而从状态(S₁')(或透明状态)切换到最终状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间优选地是(大约)0％的状态。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体，所述多孔多层系统能够借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，从(初始)状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，所述多孔多层系统能够借助从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，从(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气或惰性气体并且所述(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)，所述多孔多层系统能够借助从所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)到所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，(可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到状态(S₂)(或反射镜状态)，并且所述多孔多层系统能够借助从所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)到所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁')(或透明状态)。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，(n₁)<(n₂)。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述多孔层(L₁)(2)是疏水的并且所述多孔层(L₂)(3)是亲水的。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)选自由液体组分、蒸气组分及其组合组成的组。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述组分(C)(7)选自液体组分，优选地选自含水组分，更优选地所述组分是水。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述入射电磁辐射的范围是长波(或无线电波)辐射到伽玛射线，优选地从微波到X射线辐射，更优选地从红外线到紫外线辐射，最优选地，所述入射电磁辐射是可见光。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括硅(或者由硅组成)，更优选地包括氧化硅，甚至更优选地，多孔层(L₁)(中的主体材料(h₁))由氧化硅组成。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括钛(或者由钛组成)，更优选地包括氧化钛(titanium oxide)，甚至更优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))由氧化钛组成。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或者由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或者由氧化钛组成)，并且组分(C)(7)是水。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和所述多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

$f_{\mathrm{pore}2}=f_{\mathrm{pore}1}\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}+\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^p\right)=\frac{1-u_i^p}{u_i^p(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^h\right)=\frac{1-u_i^h}{u_i^h(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$u_i^p=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p};$

$u_i^h=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^h};$

其中，i＝1或2；

其中，是(初始)状态(S₁)或(初始)状态(S₁')下的有效介电常数(或透明有效介电常数)；其中， 是(初始)状态(S₁)或(初始)状态(S₁')下的有效折射率(或透明有效折射率)；其中，是多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的介电常数；其中，是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数；并且其中(Γ_i)是多孔层(L_i)的消偏振因子(depolarization factor)。

根据按照本发明的多孔多层系统的优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或者由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或者由氧化钛组成)，所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于所述多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(可逆地或不可逆地)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换(或转变)到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间优选地是(大约)0％的状态，所述多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和所述多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.424× f_pore1+0.560    (2)。

根据按照本发明的多孔多层系统的另一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或者由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或者由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)，更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)(回)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.572    (3)。

根据按照本发明的多孔多层系统的又一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且所述(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，并且所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的和/或从多孔层(L₁)(2)的孔(5)(回)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.703×f_pore1+0.714     (4)

优选地，根据本发明的所述多孔多层系统包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)中的任一个，更优选地，所述多孔多层包括少于30个、甚至更优选地少于20个、再更优选地少于10个、最优选地少于5个所述双层(4)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造如上所述的多孔多层系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)选择由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中，所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中，所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述(初始)孔材料(p₁)或所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，其中，所述多孔层(L₁)(2)中的所述主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于所述多孔层(L₂)(3)中的所述主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)选择合适的组分(C)(7)；

c)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模,来确认(establish)对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统(1)而言，在所述多孔多层系统(1)没有所述组分(C)(7)的情况下，是否可以实现状态(S₁)；

d)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₁)的技术条件；

e)确定通过在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中优选地在所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)，对于相同的多孔多层系统而言是否可能实现状态(S₂)；

f)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₂)的技术条件；

g)组合使所述相同的多孔多层能够通过在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中优选地在所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)(可逆地或不可逆地)从状态(S₁)(或透明状态)切换至状态(S₂)(或反射镜状态)所需的技术条件；

h)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)；

i)可选地，在所述多孔多层系统(1)中优选地在所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)中更优选地在所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入所述组分(C)(7)。

根据本发明的又一个方面，提供了一种如上述制造多孔多层系统的方法来制造多孔多层系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)选择由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中所述多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述(初始)孔材料(p₁)或(初始)孔材料(p₂)是(合适的)组分(C)(7)(除了空气或惰性气体(的混合物)外)，其中所述多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于所述多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模，来确认对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统而言，在所述组分(C)(7)存在在所述多孔多层系统(1)中的情况下,优选地存在在所述多孔层(L₁)(2)的情况下,更优选地存在在所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)情况下，是否可能实现状态(S₁’)；

c)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₁')的技术条件；

d)确定对于所述相同的多孔多层系统(1)而言，借助通过所述多孔多层系统(1)进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置是否可以实现状态(S₂)；

e)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₂)的技术条件；

f)组合使所述相同多孔多层能够借助通过所述多孔多层系统进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置(可逆地或不可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换至状态(S₂)(或反射镜状态)所需的技术条件；

g)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的所述至少一个双层，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)。

根据又一个方面，本发明涉及用于制造从由检测装置、感测装置、致动装置、逻辑光电装置、光伏装置、太阳能电池装置、通信装置、报警装置、显示装置、光学装置、智能窗、减色(hydrochromic)装置及其组合组成的组中选择的装置的如上所述的多孔多层系统的用途。

优选地，如上所述的多孔多层系统用于制造减色装置。

根据本发明的又一方面，提供了一种从由感测装置、通信装置、报警装置、显示装置、光学装置、逻辑光电装置、智能窗、所谓的减色装置及其组合组成的组中选择的装置；其中，所述装置包括如上所述的多孔多层系统。

优选地，包括如上所述的多孔多层系统的装置选自减色装置。

附图说明

图1示意性示出被涂布到基板上的根据本发明的多孔多层系统的一个示例性执行，其中，该多孔多层系统包括三个相同的由多孔层(L₁)和多孔层(L₂)组成的双层。

图2示意性示出还包括组分(C)并且处于状态(S₁)即处于透明状态的图1的多孔多层系统(的部分)。

图3示意性示出还包括组分(C)并且处于状态(S₂)即处于所谓布拉格反射器状态(也被称为布拉格反射镜状态)的图1的多孔多层系统(的部分)。

图4示出多孔多层样品A的干状态和湿状态下的透射光谱(在垂直入射时)。

图5示出多孔多层样品B的干状态和湿状态下的透射光谱(在垂直入射时)。

图6示出使用空气或水作为孔材料的孔填充的四种不同组合的透明状况(或透明曲线)。

图7a和图7b均示出可针对由三个厚度为105/65nm的SiO₂/TiO₂双层组成的多孔多层系统实现的透明关系和最大反射率对比。

图8示出针对分别由50％TiO₂-50％Al₂O₃和SiO₂多孔氧化物组成的L₂层和L₁层计算的透明度主曲线。

图9示出介孔1D光子晶体(PC)涂层的透射率光谱(垂直入射)，其中在高折射率氧化钛(titania oxide)中添加比例增加的氧化铝。

图10示出在用水填充孔之前和之后介孔1D光子晶体涂层的透射率光谱(实线曲线：测量值；虚线曲线：理论预测值)。高折射率层的组分是50％TiO₂-50％Al₂O₃。1D光子晶体涂层由玻璃基板上的50％TiO₂-50％Al₂O₃和SiO₂氧化物组成。

具体实施方式

根据本发明的一方面，提供了一种多孔多层系统(1)，该多孔多层系统(1)包括由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述多孔多层系统(1)的相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R_initial)是最小的，并且(因此)相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T_initial)是最大的，所述(整体)(初始)反射率(R_initial)和所述(整体)(初始)透射率(T_initial)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S_initial)，其中所述多孔多层系统(1)能够(可逆地或不可逆地，优选地可逆地)从(初始)状态(S_initial)切换(或转变)成(最终)状态(S_final)，其中(S_final)对应于其中多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R_final)最大，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T_final)最小的状态。

在本发明的上下文中，术语“多孔层的主体材料”意指只表示多孔层的构成材料，(即，不带孔)。

在本发明的上下文中，措辞“多孔多层系统的反射率(R)”意指表示当多层材料系统暴露于入射电磁辐射时通过合适装置测得的整体多层材料的反射率。

在下面的描述中，可互换地使用措辞“入射电磁辐射”、“入射电磁波长”、“入射电磁频率”。

在本发明的上下文中，措辞“多孔多层系统的透射率(T)”意指表示当多层材料暴露于入射电磁辐射时通过合适装置测得的整体多层材料的透射率。

在本发明的上下文中，术语“透射率最大”意指表示当多层材料暴露于入射电磁辐射时通过合适装置可测得的最大透射系数。

类似地，在本发明的上下文中，术语“反射率最大”意指表示当多层暴露于入射电磁辐射时通过合适装置可测得的最大反射系数。

优选地，根据本发明的多孔多层系统包括均由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少两个双层。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，其中所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(可逆地或不可逆地，优选地可逆地)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换(或转变)成(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，其中(最终状态)(S₂)对应于其中含有所述组分(C)(7)的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态。

更具体地，(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)是相同的。

处于(初始)状态(S₁)的本发明的多孔多层系统(1)不包括任何(液体)组分(C)，或在(初始)状态(S₁)下，在本发明的多孔多层系统(1)的任一层中不存在组分(C)。换句话讲，所述(初始)孔材料(p₁)和(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，所述多孔多层系统(1)被称为(基本上)是“干”的或处于“干状态”，或所述多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)被称为(基本上)是“干”的。

在本发明的上下文中，用语“多孔层(L_i)(基本上)是干的”是指被用空气或惰性气体(的混合物)填充的多孔层(L_i)的(所有)孔。

在本发明的多孔多层系统(1)中，(整体)(初始)反射率(R₁)不同于(整体)(最终)反射率(R₂)；(整体)(初始)透射率(T₁)不同于(整体)(最终)透射率(T₂)。

更优选地，本发明的多孔层(L_i)包括(总)主体材料(h_i,tot)，所述(h_i,tot)包括(至少)两种主体材料(h_i)和(h_j)(的混合物)(或(h_i,tot)＝(h_i)+(h_j))(或由其组成)。

对应的(总)介电常数(或(总)折射率n_i,tot)是(至少)两种主体材料(h_i)和(h_j)(的混合物)(或(h_i,tot))的(总)介电常数。

更具体地，本发明的多孔层(L₂)包括(总)主体材料(h_2,tot)，所述(h_2,tot)包括(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot)＝(h₂)+(h₃))(或由其组成)。

对应的(总)介电常数(或(总)折射率n_2,tot)是(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot))的(总)介电常数(或(总)折射率n_2,tot)。

更具体地，在本发明的优选实施例中，提供了一种多孔多层系统(1)，该多孔多层系统(1)包括由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和(总)主体材料(h_2,tot)，所述(h_2,tot)包括(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot)＝(h₂)+(h₃))(或由其组成)，其中多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h_2,tot)的折射率(n_2,tot)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述多孔多层系统(1)的相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R_initial)是最小的，并且(因此)相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T_initial)是最大的，所述(整体)(初始)反射率(R_initial)和所述(整体)(初始)透射率(T_initial)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S_initial)，其中，所述多孔多层系统(1)能够(可逆地或不可逆地，优选地可逆地)从(初始)状态(S_initial)切换(或转变)成(最终)状态(S_final)，其中(S_final)对应于其中多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R_final)最大，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T_final)最小的状态。

甚至更具体地，在本发明的优选实施例中，提供了一种多孔多层系统(1)，该多孔多层系统(1)包括由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和(总)主体材料(h_2,tot)，所述(h_2,tot)包括(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot)＝(h₂)+(h₃))(或由其组成)，其中，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h_2,tot)的折射率(n_2,tot)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述孔材料(p₁)和所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，所述多孔多层系统(1)的相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)被包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％，并且(因此)相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)被包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，其中所述多孔多层系统(1)能够(可逆地或不可逆地，优选地可逆地)从(初始)状态(S₁)切换(或转变)成(最终)状态(S₂)，其中，(S₂)对应于其中多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％至(大约)100％之间，更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％至(大约)40％之间，更优选地是(大约)0％的状态。

更优选地，根据本发明的多孔多层系统还能够通过(基本上完全)从所述多孔多层系统(1)中去除所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁)(或透明状态)。

根据本发明，可通过加热多孔多层系统并且蒸发组分(C)，或通过在室温(或环境温度)下蒸发组分(C)，从多孔多层系统中去除(基本上所有的)所述组分(C)。

甚至更优选地，根据本发明的多孔多层系统还能够通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中更优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁)(或透明状态)切换到状态(S₂)(或反射镜状态)，和/或能够通过从多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中(基本上完全)去除组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)从状态(S₂)(或反射镜状态)切换到状态(S₁)(或透明状态)。

更优选地，根据本发明的多孔多层系统还包括在多孔层(L₁)(2)和/或(L₂)(3)中的任一个中存在的甚至更优选地在多孔层(L₁)(2)和/或(L₂)(3)中的任一个的孔(5,6)中存在的组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)。

在本发明的上下文中，在多孔层(L_i)中存在(或引入)的组分(C)是指在多孔层(L_i)的基本整个孔体积内存在的组分(C)或在多孔层(L_i)的部分孔体积内存在的组分(C)。

甚至更优选地，(经合适选择的)组分(C)被吸附，吸收或注入到根据本发明的多孔多层系统的多孔层(L₁)和/或(L₂)中的任一个。

根据一个方面，当此组分(C)例如在周围环境中以气相存在时，可从周边环境吸收或吸附此组分(C)。

在另一个方面，组分(C)可被主动注入或引入多层系统的多孔层(L₁)和/或(L₂)中的任一个。

甚至更优选地，通过任何其它装置将组分(C)吸收、吸附、注入或引入到根据本发明的多孔材料的多孔层(L₁)或(L₂)中、或层(L₁)和(L₂)二者中。

处于(最终)状态(S₂)的本发明的多孔多层系统(1)包括(液体)组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(或，在(最终)状态(S₂)下，组分(C)存在于本发明的多孔多层系统(1)的一个或多个层中)。换句话讲，所述(初始)孔材料(p₁)和/或(p₂)是组分(C)(7)，所述多孔多层材料(1)被称为(基本上)是“湿”的或处于“湿状态”，所述多孔层(L₁)(2)和/或所述多孔层(L₂)(3)被称为(基本上)是“湿”的。

在本发明的上下文中，用语“多孔层(L_i)(基本上)是“湿”的”是指被(液体)组分(C)或用水填充的多孔层(L_i)的(所有)孔。

处于(最终)状态(S₂)的本发明的多孔多层系统(1)是其中组分(C)进一步被引入多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中优选地引入多孔层(L₁)的孔(5)和/或多孔层(L₂)的孔(6)中的多孔多层系统(1)。

更具体地，通过引入所述组分(C)，其中存在组分(C)的所述多孔多层系统处于(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)(或从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换成(最终)状态(S₂)(或反射镜状态))。

通过将组分(C)放置在本发明的多孔多层系统(1)的多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)的孔内部，系统将切换到(最终)状态(S₂)，在(最终)状态(S₂)下，透射率下降并且反射率增加(当相比于初始状态(S₁)时)。换句话讲，当组分(除了空气或惰性气体外)填充多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)的孔时，状态从(初始状态)(S₁)(或透明状态)切换到(最终状态)(S₂)(或反射镜状态)。

根据本发明，还可通过加热多孔多层系统并且蒸发组分(C)，或通过在室温(或环境温度)下蒸发组分(C)，进一步从多孔多层系统中(基本上)去除所述组分(C)。

可供选择地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)或(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(除了空气或惰性气体外)，包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从(初始)状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态。

处于(初始)状态(S₁')的本发明的多孔多层系统(1)包括(液体)组分(C)(除了空气或惰性气体外)(或，在(初始)状态(S₁')下，组分(C)存在于本发明的多孔多层系统(1)中。

本发明的多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')不同于如上所述的本发明的多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)。

更具体地，(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)不同。

更具体地，在处于(初始)状态(S₁')的本发明的多孔多层系统(1)中，所述(初始)孔材料(p₁)是组分(C)(7)(并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物))；或所述(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(并且所述(初始)孔材料(p₁)是空气或惰性气体(的混合物))。

本发明的多孔多层系统(1)的(最终)状态(S₂)与多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')互补。

换句话讲，在处于(初始)状态(S₁')的本发明的多孔多层系统(1)中，所述多孔层(L₁)(2)被称为是“湿”的(并且所述多孔层(L₂)(3)被称为是“干”的)；或所述多孔层(L₂)(3)被称为是“湿”的(并且所述多孔层(L₁)(2)被称为是“干”的)。因此，在处于(最终)状态(S₂)的本发明的多孔多层系统(1)中，所述多孔层(L₁)(2)被称为是“干”的(并且所述多孔层(L₂)(3)被称为是“湿”的)；或所述多孔层(L₂)(3)被称为是“干”的(并且所述多孔层(L₁)(2)被称为是“湿”的)。

在本发明的多孔多层系统(1)中，(整体)(初始)反射率(R₁')不同于(整体)(最终)反射率(R₂)；并且(整体)(初始)透射率(T₁')不同于(整体)(最终)透射率(T₂)。

在本发明的上下文中，用词“多孔多层系统(1)从(初始)状态(S₁)(或从(初始)状态(S₁'))切换(或转变)至(最终)状态(S₂)”是指多孔多层系统(1)从(初始)“透明”状态切换(或转变)至(最终)“反射镜”状态。

仍然在本发明的上下文中，措辞“多孔多层系统能够(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁)(或从状态(S₁'))切换到状态(S₂)和/或从状态(S₂)切换到状态(S₁)”的意思是表示以下事实：本发明的多孔多层系统可快速或逐渐地(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁)过渡(pass)到状态(S₂)和/或从状态(S₂)过渡到状态(S₁)。

在本发明的上下文中，多孔多层系统的(初始)状态(S₁)或(初始)状态(S₁')(在本文中被称为透明状态)对应于其中如上所述多孔多层系统的透射率(T)最大(并且因此，多孔多层系统的反射率(R)最小)的状态。在优选的方面，多孔多层系统的状态(S₁)或状态(S₁')对应于其中多层系统表现得像透明材料一样的状态。“透明”在本文中的意思是，入射电磁辐射可穿过(或穿越)多孔多层系统，而基本上没有被反射。

在本发明的上下文中，多孔多层系统的(最终)状态(S₂)(在本文中被称为(布拉格)反射镜状态)对应于其中如上所述多孔多层系统的反射率(R)最大(并且因此，多孔多层系统的透射率(T)最小)的状态。在优选的方面，多孔多层系统的状态(S₂)对应于其中多层系统表现得像(在折射材料领域中的技术人员熟知的)所谓布拉格反射器一样的状态。“布拉格反射器”在本文中的意思是，入射电磁辐射可基本上不穿过多孔多层系统，而没有被反射。

在本发明的上下文中，术语孔材料(p)的意思是指明包含在对应孔中的材料/复合物。技术人员将根据本说明书容易识别本发明的背景下使用的合适的孔材料。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体，所述多孔多层系统能够通过从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，(可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到状态(S₂)(或反射镜状态)，所述多孔多层系统能够通过从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁')(或透明状态)。

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(或L₁是“湿”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(或L₂是“干”的)，并且因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是空气或惰性气体(或L₁是“干”的)并且所述(最终)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(或L₂是“湿”的)。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气或惰性气体并且所述(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)，所述多孔多层系统能够通过从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，(可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到状态(S₂)(或反射镜状态)，所述多孔多层系统能够通过从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)的(基本上)完全移置，从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁')(或透明状态)。

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气或惰性气体(或L₁是“干”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(或L₂是“湿”的)，并且因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(或L₁是“湿”的)并且所述(最终)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(或L₂是“干”的)。

在本发明的背景下，所述组分(C)的(基本上)完全移置是指组分(C)的(基本上)(全部)整体的移置。

在本发明的背景下，措辞“通过多孔多层系统进行组分(C)的移置”的意思是指通过多孔多层系统进行的组分(C)的迁移、扩散、传递、吸收中的任一个。

在本发明的优选方面，在根据本发明的多孔多层系统中，在没有任何外部干扰的情况下操作通过多孔多层进行的组分(C)的移置。根据这个优选方面，通过自然扩散、吸附、吸收、转移或迁移(例如，通过毛细管效应)，发生通过多孔多层进行的组分(C)的移置。

不希望受理论约束地，根据按照其中多孔层(L₂)中的平均孔径大于多孔层(L₁)中的平均孔径的本发明的多孔多层系统的优选执行，据信，由于“抽吸”或“泵浦”效应，促进了通过多孔多层进行的组分(C)的移置(通过例如自然扩散)，并且具体地，从多孔层(L₁)到多孔层(L₂)进行的组分(C)的移置。

更优选地，由毛细管效应或毛细管吸引(根据孔大小)或者通过亲水/疏水效应(孔表面功能)引起通过多孔多层进行的组分(C)的移置。

在本发明的背景下，组分(C)的毛细管吸引是由于相邻(金属氧化物)层之间的孔大小差异导致的(即，多孔层(L₁)中的孔较小，多孔层(L₂)中的孔较大)。

可供选择地并且根据另一个优选方面，在根据本发明的多孔多层系统中，由外部源引起通过多孔多层进行的组分(C)的移置。

更优选地，所述外部源选自由电源、磁源、电磁源、机械源、化学源、热源及其组合组成的组。

甚至更优选地，所述外部源选自由电源、磁源、电磁源及其组合组成的组。

最优选地，外部源被选定是电源。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，通过溶胶-凝胶(sol-gel)技术，更优选地，使用旋涂技术，形成由两个多孔层(L₁)和(L₂)组成的至少一个双层。

优选地，根据本发明的多孔多层系统被涂布到基板上。根据这一个执行，根据本发明的多孔多层系统有利地采用多孔涂层的形式。

更优选地，基板由从透明、半透明和不透明材料组成的组中选择的材料制成。甚至更优选地，基板是透明并且优选地由选自玻璃、导电玻璃、石英、硅晶片或塑料的材料制成；更优选地由玻璃或塑料制成。甚至更优选地，基板由玻璃制成。

优选地，在涂布在基板上的根据本发明的多孔多层系统形成的装置中，本发明的多孔多层系统被涂布到基板上，使得至少一个双层的外部未涂布层对应于多孔层(L₁)。更精确地，在涂布在基板上的根据本发明的多孔多层系统形成的装置中，优选地，可能与外部环境或大气接触的至少一个双层的未涂布层对应于多孔层(L₁)。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，(n₁)<(n₂)。

更具体地，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)比多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)小。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，(n₁)<(n_2,tot)。

更具体地，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)比多孔层(L₂)(3)中的(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(或(总)主体材料(h_i,tot))(的混合物)的折射率(n_2,tot)小。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)是疏水的和/或多孔层(L₂)(3)是亲水的。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)是疏水的并且多孔层(L₂)(3)是亲水的。

更具体地，在(L₁)调谐成更疏水(相比于(L₂)时)之后，通过外部源(例如，通过电润湿)，可实现从多孔层(L₁)到多孔层(L₂)的组分的移置。

更优选地，在本发明的多孔多层系统(1)中，通过将多孔层(L₁)(2)调整成(更)疏水(相比于(L₂)(3)时)，在(最终)状态(S₂)下，多孔层(L₁)(2)(基本上)是“干”的并且多孔层(L₂)(3)(基本上)是“湿”的。

例如，可通过以下步骤得到疏水性二氧化硅层：将甲基三乙氧基硅烷和原硅酸四乙酯的一锅共冷凝(one pot co-condensation)，以将侧基有机基团(pendant organic group)引入二氧化硅层的孔中达足够水平，或将疏水性分子枝接(graft)到多孔二氧化硅层。水分子保持在二氧化硅层外部，这是由于表面化学亲和性减少了它们在(二氧化硅层的)结构通道内的存在。

优选地，在根据本发明的多层多层系统中，从由液体组分、蒸汽组分及其组合组成的组中选择组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)。

根据本说明书，本领域的技术人员还容易识别根据本发明的多孔多层系统中使用的合适组分(C)。本文中使用的组分(C)的典型示例包括但不限于液体组分、凝胶组分、糊状组分、气态组分及其组合。

优选地，组分(C)选自由液体组分、气态组分及其组合组成的组。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，组分(C)(7)选自液体组分，优选地选自含水组分，更优选地，所述组分是水。

然而，在本发明的背景下可使用诸如离子组分、液体金属组分、有机溶剂、水醇溶液、酒精溶液等其它液体组分。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，入射电磁辐射的范围是从长波(或无线电波)辐射到伽玛射线，优选地从微波到X射线辐射，更优选地从红外线到紫外线辐射，最优选地，所述入射电磁辐射是可见光。

本发明中使用的多孔层(L₁)和(L₂)可包括本领域中已知的并且传统上用于制造多层系统并且尤其是用于干涉滤波器、光学反射器等的多层系统的任何合适(主体)材料。

本领域的技术人员可容易地识别本文中使用的制造多孔层的合适(主体)材料。(主体)材料的典型示例包括但不限于硅、钛、铝、镓、锆、铌、铟、锡及其混合物。优选地，制造多孔层的(主体)材料选自由硅、钛、铝及其混合物组成的组。更优选地，制造多孔层的(主体)材料选自由氧化硅、氧化钛、氧化铝及其组合组成的组。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括硅(或由硅组成)，更优选地包括氧化硅，甚至更优选地，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))由氧化硅组成。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括钛(或由钛组成)，更优选地包括氧化钛，甚至更优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))由氧化钛组成。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₂)(中的主体材料(h₂))还包括铝，更优选地包括氧化铝。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，并且组分(C)(7)是水。

可供选择地，在根据本发明的优选实施例的多孔多层系统中，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括钛(主体材料(h₂))和铝(主体材料(h₃))，甚至更优选地包括氧化钛(主体材料(h₂))和氧化铝(主体材料(h_2,tot))，最优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))由氧化钛(主体材料(h₂))和氧化铝(主体材料(h₃))组成。

更优选地，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(主体材料(h₂))和氧化铝(主体材料(h₃))(或由氧化钛(主体材料(h₂))和氧化铝(主体材料(h₃))组成)，并且组分(C)(7)是水。

可使用本领域的技术人员熟知的任何合适技术来形成本文中使用的多孔层。优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，通过溶胶-凝胶技术，更优选地使用旋涂技术，形成多孔层(L₁)和(L₂)。本领域的技术人员可容易地识别制造多孔层的其它合适技术。

在本发明的背景下，本文中使用的制造多孔层的方法可优选地包括使用经合适选择的致孔剂的步骤。技术人员可容易地识别本文中使用的合适的致孔剂。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

$f_{\mathrm{pore}2}=f_{\mathrm{pore}1}\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}+\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^p\right)=\frac{1-u_i^p}{u_i^p(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^h\right)=\frac{1-u_i^h}{u_i^h(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$u_i^p=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p};$

$u_i^h=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^h};$

其中，i＝1或2；

其中，是(初始)状态(S₁)或(初始)状态(S₁')下的有效介电常数(或透明有效介电常数)；其中，是(初始)状态(S₁)或(初始)状态(S₁')下的有效折射率(或透明有效折射率)；其中，是多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的介电常数；其中，是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数；其中，(Γ_i)是多孔层(L_i)的消偏振因子。

在本发明的背景下，的意思是指在透明状态(S₁)或(S₁')下多孔多层系统的多孔层(L₁)和多孔层(L₂)二者公共的介电常数。

仍然在本发明的背景下，的意思是指在透明状态(S₁)或(S₁')下多孔多层系统的多孔层(L₁)和多孔层(L₂)二者公共的折射率。

在本发明的背景下，以上提到的方程(1)旨在正式表征如上所述的多孔多层系统的理想透明状态(S₁)或(S₁')。

在该背景下，基于Bruggman的有效介质理论，计算/推导分别与(多孔多层系统)的透明有效介电常数和透明有效折射率对应的参数和这种计算完全在技术人员的能力范围内。

类似地，本领域的技术人员将容易执行对诸如和的参数的计算或确定，是多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的介电常数，且是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数。

当本发明的多孔层(L_i)包括(总)主体材料(h_i,tot)，所述(h_i,tot)包括至少两种主体材料(h_i)和(h_j)(的混合物)(或由其组成)，使用Bruggeman的有效介质理论计算至少两种主体材料(h_i)和(h_j)(或(总)主体材料(h_i,tot))(的混合物)的(总)介电常数(或(总)折射率n_i,tot)。这种计算完全可以在技术人员的能力范围内。

关于代表多孔层(L_i)的消偏振因子的参数(Γ_i)，技术人员将再次容易清楚其计算。对(Γ_i)的计算将考虑多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的几何形状。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有基本上球形的几何形状。

根据按照本发明的多孔多层系统的优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)，并且因此具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换(或转变)成(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中含有所述组分(C)(7)的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，因此(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，并且多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.424Γf_porel+0.560     (2)

更具体地，在(S₁)中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)。因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且(最终)孔材料(p₂)是组分(C)(或L₂是“湿”的)；或(最终)孔材料(p₁)是组分(C)(或L₁是“湿”的)并且(最终)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)；或(最终)孔材料(p₁)是组分(C)(或L₁是“湿”的)并且(最终)孔材料(p₂)是组分(C)(或L₂是“湿”的)。

根据按照本发明的多孔多层系统的另一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁)，并且因此具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁)，所述(整体)(初始)反射率(R₁)和所述(整体)(初始)透射率(T₁)对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁)，所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)(除了空气或惰性气体外)(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换(或转变)成(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，其中，(最终)状态(S₂)对应于其中含有所述组分(C)(7)的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，且多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.518×f_pore1+0.472      (2′)

优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

更具体地，在(S₁)中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)。因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且(最终)孔材料(p₂)是组分(C)(或L₂是“湿”的)；或(最终)孔材料(p₁)是组分(C)(或L₁是“湿”的)并且(最终)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)；或(最终)孔材料(p₁)是组分(C)(或L₁是“湿”的)并且(最终)孔材料(p₂)是组分(C)(或L₂是“湿”的)。

根据按照本发明的多孔多层系统的另一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且因此具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)(回)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终)状态(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％并(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.572    (3)

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是水(或L₁是“湿”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)，并且因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且(最终)孔材料(p₂)是水(或L₂是“湿”的)。

更具体地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，因此具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的(基本上)完全移置(可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，并且所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)(回)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的(基本上)完全移置从(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.572    (3)

根据按照本发明的多孔多层系统的另一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)(回)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.481   (3′)

优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是水(或L₁是“湿”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)，并且(因此)在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且(最终)孔材料(p₂)是水(或L₂是“湿”的)。

更具体地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的(基本上)完全移置(可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，并且所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)(回)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的(基本上)完全移置从(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.481   (3′)

优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

根据按照本发明的多孔多层系统的又一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，因此具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)或从多孔层(L₁)(2)的孔(5)(回)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终)状态(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.703×f_pore1+0.714    (4)

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是水(或L₂是“湿”的)，并且因此，在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是水(或L₁是“湿”的)并且(最终)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)。

更具体地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h₂))包括氧化钛(或由氧化钛组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的(基本上)完全移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，并且所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)(回)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的(基本上)完全移置从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.703×f_pore1+0.714    (4)

根据按照本发明的多孔多层系统的又一个优选方面，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)或从多孔层(L₁)(2)的孔(5)(回)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)和/或从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到(初始)状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.934×f_pore1+0.694    (4′)

优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

更具体地，在(S₁')中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气(或L₁是“干”的)并且所述(初始)孔材料(p₂)是水(或L₂是“湿”的)，并且(因此)在(S₂)中，(最终)孔材料(p₁)是水(或L₁是“湿”的)且(最终)孔材料(p₂)是空气(或L₂是“干”的)。

更具体地，在根据本发明的多孔多层系统中，所述(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(2)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)并且多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，包括所述水的所述多孔多层系统(1)具有包括在(大约)0％至(大约)25％之间更优选地是(大约)0％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)反射率(R₁')，并且(因此)具有包括在(大约)75％至(大约)100％之间更优选地是(大约)100％的、相对于入射电磁辐射的(整体)(初始)透射率(T₁')，所述(整体)(初始)反射率(R₁')和所述(整体)(初始)透射率(T₁')对应于多孔多层系统(1)的(初始)状态(S₁')，所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的所述水的(基本上)完全移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁')(或透明状态)切换到(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)，并且所述多孔多层系统能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行更优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)(回)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行的所述水的(基本上)完全移置从状态(S₂)(或反射镜状态)切换(回)到状态(S₁')(或透明状态)，其中，(最终状态)(S₂)对应于其中包括所述水的多孔多层系统(1)的(整体)(最终)反射率(R₂)被包括在(大约)60％和(大约)100％之间更优选地是(大约)100％，并且(因此)(整体)(最终)透射率(T₂)被包括在(大约)0％和(大约)40％之间更优选地是(大约)0％的状态，多孔层(L₁)(2)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得(初始)(f_pore1)和(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

f_pope2＝0.934×f_pore1+0.694     (4′)

优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)和(L₂)分别具有厚度(d₁)和(d₂)，选择(d₁)和(d₂)诸如满足下面的方程：

${\mathrm{\&beta;}}_B=2\&times;\tilde{n}\&times;(d_1+d_2)---\left(5\right)$

其中λ_B是多孔多层材料处于状态(S₂)的波长；

$\tilde{n}=\frac{d_1}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_1+\frac{d_2}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_2---\left(6\right)$

其中，和分别是层(L₁)和层(L₂)的有效折射率(根据Bruggeman有效介质理论计算的)。

在本发明的背景下，基于Bruggeman有效介质理论确定参数λ_B、和是在本领域的技术人员的能力范围内的。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)的厚度被包括在(大约)80nm和(大约)140nm之间，更优选地在(大约)90nm和(大约)120nm之间，甚至更优选地(大约)90nm和(大约)110nm之间，最优选地，多孔层(L₁)的厚度是大约100nm。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₂)的厚度被包括在(大约)60nm和(大约)110nm之间，更优选地在(大约)70nm和(大约)100nm之间，甚至更优选地在(大约)70nm和(大约)90nm之间，最优选地，多孔层(L₂)的厚度是大约80nm。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)和多孔层(L₂)选自由微孔层、介孔层、大孔层及其组合组成的组。

在本发明的背景下，本文中“微孔”层的意思是其中平均孔径小于(大约)4nm的多孔层。本文中“介孔”层的意思是其中平均孔径被包括在(大约)4nm和(大约)50nm之间的多孔层。本文中“大孔”层的意思是其中平均孔径大于(大约)50nm的多孔层。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)选自微孔层和介孔层并且多孔层(L₂)选自由介孔层和大孔层组成的组。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₂)中的平均孔径大于多孔层(L₁)中的平均孔径。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)中的平均孔径小于(大约)50nm，优选地小于(大约)25nm，更优选地小于(大约)10nm，甚至更优选地小于(大约)4nm。仍然优选地，多孔层(L₁)中的平均孔径被包括在(大约)0.1nm和(大约)25nm之间，更优选地在(大约)0.5nm和(大约)10nm之间，甚至更优选地在(大约)1nm和(大约)4nm之间.

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₂)中的平均孔径大于(大约)4nm，优选地大于(大约)10nm，更优选地大于(大约)25nm，甚至更优选地大于(大约)50nm。仍然优选地，多孔层(L₂)中的平均孔径被包括在(大约)4nm和(大约)100nm之间，更优选地在(大约)5nm和(大约)50nm之间，甚至更优选地在(大约)10nm和(大约)25nm之间。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)的可达到孔隙率(accessible porosity)大于(大约)20％，优选地大于(大约)25％，更优选地大于(大约)30％，甚至更优选地大于(大约)35％，再更优选地大于(大约)40％，最优选地大于(大约)45％。

在本发明的背景下，术语“可达到孔隙率”的意思是指多孔层中所包含的可接近组分(C)的孔的百分比，特别是可接近将要被吸收、吸附或注入多孔层中的组分(C)的孔的百分比。

根据优选方面，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有一定程度的互连。优选地，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有大于(大约)50％、优选地大于(大约)70％、更优选地大于(大约)80％、甚至更优选地大于(大约)90％、再更优选地大于(大约)95％的程度的互连。最优选地，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有(大约)100％的程度的互连。

根据另一个优选方面，在根据本发明的多孔多层系统中，多孔层(L₁)中存在的孔与多孔层(L₂)中存在的孔有一定程度的互连，尤其是在两个多孔层的界面处。优选地，多孔层(L₁)中存在的孔与多孔层(L₂)中存在的孔具有大于(大约)50％、优选地大于(大约)70％、更优选地大于(大约)80％、甚至更优选地大于(大约)90％、再更优选地大于(大约)95％的程度的互连。更优选地，多孔层(L₁)中存在的孔与多孔层(L₂)中存在的孔具有(大约)100％的程度的互连。

不受理论约束地，据信，可达到孔隙率和/或孔的互连程度越高，通过多孔多层系统进行的组分(C)的迁移、扩散、转移或吸收更有效。

优选地，根据本发明的多孔多层系统包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个双层(4)中的任一个(各双层由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成)，更优选地，所述多孔多层包括少于30个、甚至更优选地少于20个、再更优选地少于10个、最优选地少于5个所述双层(4)。

更优选地，根据本发明的多孔多层系统包括2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)中的任一个，甚至更优选地，所述多孔多层包括少于30个、甚至更优选地少于20个、再更优选地少于10个、最优选地少于5个所述双层(4)。

优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，由两个多孔层(L₁)和(L₂)组成的双层在它们的组分和/或厚度和/或孔隙率方面彼此相同或不同。更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，由两个多孔层(L₁)和(L₂)组成的双层在它们的组分和/或厚度和/或孔隙率方面彼此相同。然而，本发明不限于此。

根据本发明的一些多孔多层系统可包括在它们的组分和/或厚度和/或孔隙率方面彼此相同的双层，以及具有与第一组双层不同构成的其它双层。技术人员将根据本说明书容易识别双层的合适组合。

更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，在多孔多层暴露于可见光或红外光时，得到多孔多层的最大透射率(T_initial)和/或最大反射率(R_final)。更优选地，在根据本发明的多孔多层系统中，在可见光谱中得到多孔多层的最大透射率(T_initial)和/或最大反射率(R_final)。

然而，本发明不限于此。在本发明的替代执行中，可在多孔多层暴露于位于电磁光谱中的任何地方的入射电磁辐射时，合适地得到多孔多层的最大透射率和/或最大反射率。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制造如上所述的多孔多层系统的方法，该方法包括以下步骤：

a)选择至少一个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)是空气或惰性气体(的混合物)，其中，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)选择合适的组分(C)(7)；

c)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模来确认，对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统(1)来说，当所述多孔多层系统(1)没有组分(C)(7)时(即，当多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和多孔层(L₂)(3)的孔(6)中都不存在组分(C)(7)时)是否可能实现(初始)状态(S₁)；

d)理论上确定多孔多层系统(1)实现(初始)状态(S₁)的技术条件；

e)确定所述多孔多层系统(1)通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)是否可能实现(最终)状态(S₂)；

f)理论上确定多孔多层系统(1)实现(最终)状态(S₂)的技术条件；

g)组合使相同多孔多层能够通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从(初始)状态(S₁)(或透明状态)切换至(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)所需的技术条件；

h)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)；以及

i)可选地，在所述多孔多层系统(1)中优选地在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中更优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入所述组分(C)(7)。

优选地，在根据本发明的方法中，(n₁)<(n₂)。

优选地，本发明的多孔层(L₂)包括(总)主体材料(h_2,tot)，所述(h_2,tot)包括(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot)＝(h₂)+(h₃))(或由其组成)。

对应的(总)介电常数(或(总)折射率n_2,tot)是(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot))的(总)介电常数(或(总)折射率n_2,tot)。

更优选地，在根据本发明的方法中，(n₁)<(n_2,tot)。

更具体地，当与多孔层(L₂)(3)中的(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)的折射率(n_2,tot)相比时，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)较小。

优选地，在根据本发明的方法中，理论上确定多孔多层系统(1)实现(初始)状态(S₁)的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和/或多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)包括主体材料(h₁)和孔材料(p₁)，多孔层(L₂)包括主体材料(h₂)和孔材料(p₂)，该方法包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

$f_{\mathrm{pore}2}=f_{\mathrm{pore}1}\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}+\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^p\right)=\frac{1-u_i^p}{u_i^p(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^h\right)=\frac{1-u_i^h}{u_i^h(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$u_i^p=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p};$

$u_i^h=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^h};$

其中，i＝1或2；

其中，是(初始)状态(S₁)下的有效介电常数(或透明有效介电常数)；其中，是(初始)状态(S₁)下的有效折射率(或透明有效折射率)；其中，是多孔层(Li)中的孔材料(pi)的介电常数；其中，是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数；并且其中(Γ_i)是多孔层(L_i)的消偏振因子。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有基本上球形的几何形状。

优选地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)包括氧化钛(或由氧化钛组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁)的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.424×f_pore1+0.560  (2)

更优选地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁)的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.518×f_pore1+0.472   (2′)

甚至更优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

优选地，在根据本发明的方法中，理论上确定多孔多层系统实现最终状态(S₂)的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的厚度和/或多孔层(L₂)的厚度的步骤。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)和(L₂)分别具有厚度(d₁)和(d₂)，该方法包括确定(d₁)和(d₂)的步骤，使得(d₁)和(d₂)满足下面的方程：

${\mathrm{\&lambda;}}_B=2\&times;\tilde{n}\&times;(d_1+d_2)---\left(5\right)$

其中，λ_B是多孔多层材料处于状态(S₂)的波长；

$\tilde{n}=\frac{d_1}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_1+\frac{d_2}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_2---\left(6\right)$

其中，和分别是层(L₁)和层(L₂)的有效折射率。

根据本发明的又一方面，提供了一种作为如上所述制造多孔多层系统方法的制造多孔多层系统的方法，该方法包括以下步骤：

a)选择至少一个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中，多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括(初始)孔材料(p₁)和(初始)孔材料(p₂)，所述(初始)孔材料(p₁)或(初始)孔材料(p₂)是(合适的)组分(C)(7)(除了空气或惰性气体(的混合物)外)，其中，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模来确认，对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统(1)来说，当所述多孔多层系统(1)存在组分(C)(7)，优选地在多孔层(L₁)(2)存在组分(C)(7)，更优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)存在组分(C)(7)时，是否可能实现(初始)状态(S₁’)；

c)理论上确定多孔多层系统(1)实现(初始)状态(S₁')的技术条件；

d)确定所述多孔多层系统(1)借助通过所述多孔多层系统(1)进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置是否可能实现(最终)状态(S₂)；

e)理论上确定多孔多层系统(1)实现(最终)状态(S₂)的技术条件；

f)组合使相同多孔多层能够借助通过所述多孔多层系统(1)进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从(初始)状态(S₁')(或透明状态)切换至(最终)状态(S₂)(或反射镜状态)所需的技术条件；

g)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)。

优选地，在根据本发明的方法中，(n₁)<(n₂)。

优选地，本发明的多孔层(L₂)包括(总)主体材料(h_2,tot)，所述(h_2,tot)包括(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot)＝(h₂)+(h₃))(或由其组成)。

对应的(总)介电常数(或(总)折射率n_2,tot)是(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)(或(h_2,tot))的(总)介电常数。

更优选地，在根据本发明的方法中，(n₁)<(n_2,tot)。

更具体地，当与多孔层(L₂)(3)中的(至少)两种主体材料(h₂)和(h₃)(的混合物)的折射率(n_2,tot)相比时，多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)折射率(n₁)较小。

优选地，在根据本发明的方法中，理论上确定多孔多层系统实现(初始)状态(S₁')的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和/或多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)包括主体材料(h₁)和孔材料(p₁)，多孔层(L₂)包括主体材料(h₂)和孔材料(p₂)，该方法包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的方程：

$f_{\mathrm{pore}2}=f_{\mathrm{pore}1}\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}+\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^p\right)=\frac{1-u_i^p}{u_i^p(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^h\right)=\frac{1-u_i^h}{u_i^h(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$u_i^p=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p};$

$u_i^h=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^h};$

其中，i＝1或2；

其中，是(初始)状态(S₁')下的有效介电常数(或透明有效介电常数)；其中，是(初始)状态(S₁')下的有效折射率(或透明有效折射率)；其中，是多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的介电常数；其中，是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数；其中，(Γ_i)是多孔层(L_i)的消偏振因子。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)和/或多孔层(L₂)中存在的孔具有基本上球形的几何形状。

优选地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)包括氧化钛(或由氧化钛组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁')的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.572    (3)

更优选地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是水并且所述(初始)孔材料(p₂)是空气，多孔层(L₁)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁')的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.481   (3′)

甚至更优选地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

可供选择地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)包括氧化钛(或由氧化钛组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁')的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.703×f_pore1+0.714    (4)

可供选择地，在根据本发明的方法中，(初始)孔材料(p₁)是空气并且(初始)孔材料(p₂)是水，多孔层(L₁)(中的主体材料(h₁))包括氧化硅(或由氧化硅组成)，多孔层(L₂)(中的主体材料(h_2,tot))包括氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)(或由氧化钛(h₂)和氧化铝(h₃)组成)，理论上确定多孔多层系统实现状态(S₁')的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的(初始)孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)的(初始)孔体积比率(f_pore2)的步骤，使得所述(初始)(f_pore1)和所述(初始)(f_pore2)满足下面的大致方程：

f_pore2＝0.934×f_pore1+0.694    (4′)

更特别地，多孔层(L₂)(3)(中的主体材料(h_2,tot))包括50％TiO₂-50％Al₂O₃(或由50％TiO₂-50％Al₂O₃组成)。

优选地，在根据本发明的方法中，理论上确定多孔多层系统实现最终状态(S₂)的技术条件的步骤包括确定多孔层(L₁)的厚度和/或多孔层(L₂)的厚度。

优选地，在根据本发明的方法中，多孔层(L₁)和(L₂)分别具有厚度(d₁)和(d₂)，该方法包括确定(d₁)和(d₂)的步骤，使得(d₁)和(d₂)满足下面的方程：

${\mathrm{\&lambda;}}_B=2\&times;\tilde{n}\&times;(d_1+d_2)---\left(5\right)$

其中，λ_B是多孔多层材料处于状态(S₂)的波长；

$\tilde{n}=\frac{d_1}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_1+\frac{d_2}{d_1+d_2}{\stackrel{\&OverBar;}{n}}_2---\left(6\right)$

其中，和分别是层(L₁)和层(L₂)的有效折射率。

根据本发明的又一方面，本发明涉及如上所述的多孔多层系统对于制造从由检测装置、感测装置、致动装置、逻辑光电装置、光伏装置、太阳能电池装置、通信装置、报警装置、显示装置、光学装置、智能窗、减色装置(hygrochromic device)及其组合组成的组中选择的装置的用途。

优选地，如上所述的多孔多层系统用于制造减色装置。

根据本发明的又一方面，提供了一种从由感测装置、通信装置、报警装置、显示装置、光学装置、逻辑光电装置、智能窗、所谓的减色装置及其组合组成的组中选择的装置；其中，所述装置包括如上所述的多孔多层系统。

优选地，包括如上所述的多孔多层系统的所述装置从减色装置中选择。

在本发明的背景下，令人惊奇地发现，经合适设计的多孔多层材料可容易地(可逆地或不可逆地，优选地，可逆地)从状态(S₁)切换至状态(S₂)和/或从状态(S₂)切换至状态(S₁)，如上所述。

在图1中示意性地示出根据本发明的一个优选实施例的并且涂布在基板(8)上的多孔多层系统(1)。

图1示意性地示出根据本发明的多孔多层系统(1)的一个示例性执行，其中，多孔多层系统包括三个相同的由多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)组成的双层(4)，其中，多孔层(L₁)(2)基本上由氧化硅组成，其中，多孔层(L₂)(3)基本上由氧化钛组成，其中，多孔层(L₁)(2)包括孔(5)并且多孔层(L₂)(3)包括孔(6)，其中，孔(5)和(6)没有被任何合适的组分(C)填充，而是被环境空气填充。

图2示意性地示出图1的多孔多层系统(的部分)，其中，在多孔层(L₁)(2)中还包括组分(C)(7)，由此多孔多层系统(1)处于状态(S₁)，即，处于透明状态。

图3示意性地示出图1的多孔多层系统(的部分)，其中，在多孔层(L₂)(3)中还包括组分(C)(7)，由此多孔多层系统(1)处于状态(S₂)，即，处于所谓的布拉格反射镜状态。

如结合图3在图2中所示的，借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的(完全)移置，确保从状态(S₁)到状态(S₂)的切换。

实例

实例1：根据本发明制备多孔多层系统

根据本领域的技术人员熟知的蒸发诱导自组装(EISA)方法，通过溶胶-凝胶技术形成本文中使用的多孔层。

制备氧化硅(SiO₂)薄膜

通过在酸性条件下在聚合物溶胶中添加模板(表面活性剂)来制备前体溶液。在典型的溶胶制备中，将原硅酸四乙酯[TEOS，Si(OC₂H₅)₄]、蒸馏水和无水乙醇以1:10:10的摩尔比混合。用HCl 37％(pH<2)调节溶液的pH。然后，在40℃下将预水解溶液磁性搅拌20分钟。将足够量的模板溶解在无水乙醇中并且添加到预水解溶液中。典型地，最终的莫尔比是1TEOS:20EtOH:10H₂O:x模板。选择所添加的模板的量，以制作具有所需孔隙率的膜(参见下表1中的详细合成条件)。然后，在24小时期间将最终溶液在40℃下老化。

制备氧化钛(TiO₂)薄膜

在钛醇盐的水解期间，需要强酸性条件来防止TiO₂立即沉淀。具体地，在室温下，将足够量的四乙醇钛(IV)(TEOT，95％Aldrich)溶解在浓盐酸(37％)中。在20分钟期间用力搅拌之后，通过在乙醇中添加溶解后的模板，得到混合溶液。溶液的最终莫尔比是1TEOT:2-4HCl:9EtOH:x模板。表1总结各多孔多层系统所使用的模板(表面活性剂)的性质和具体用量。随后，在膜被旋涂到载玻片或ITO涂布玻璃上之前，溶液在搅拌的情况下在室温老化3小时。

制备TiO₂-Al₂O₃和TiO₂-SiO₂薄膜

使用一锅共冷凝制备具有不同(或可变)Al和Si莫尔比率的一系列TiO₂-Al₂O₃和TiO₂-SiO₂混合氧化物膜。

具有可变Al和Si莫尔比率(x)的TiO₂-Al₂O₃和TiO₂-SiO₂混合氧化物被分别表示为(1-x)％TiO₂-x％Al₂O₃和(1-x)％TiO₂-x％SiO₂，其中，x是实数并且范围是(大约)0至(大约)1，优选地(大约)0至(大约)0.8，最优选地(大约)0至(大约)0.5。具优选体地，x＝0对应于纯TiO₂。

在惰性气氛(氩气)下，在进行磁搅拌时，在室温下，将足够量的四乙醇钛(IV)(TEOT，Sigma-Aldrich)和异丙醇铝(Sigma-Aldrich)或原硅酸四乙酯(TEOS，UCB)溶解在浓盐酸(37％)中。在20分钟期间用力搅拌之后，通过添加模板剂，例如，溶解在1-丁醇中的Pluronic P123(P123)(M_n～5800，表示为：EO₂₀PO₆₉EO₂₀，Aldrich)，得到混合溶液。

光学测量

使用UV-Vis-NIR光谱仪(Cary 5E)以垂直入射角执行300-900nm范围内的透射率测量。在测量之前，使用索氏(Soxhlet)程序用乙醇将样品冲洗2小时。在当系统的所有可达到孔为空(被填充空气)时定义的透明(干)状态下，并且在当所有可达到孔被填充水时定义的反射(湿)状态下，测量透射率光谱。在分别用水用力冲洗样品之前和之后，得到干状态和湿状态。在冲洗之后立即执行湿状态下的测量，以最小化从系统中的水蒸发。

制备多层

通过传统的在空气中旋涂二氧化硅或钛溶胶的含水溶液达30秒将这些层逐步组装到玻璃板上。在沉积之前，在洗涤剂、蒸馏水、丙酮、乙醇中和蒸馏水中将这些基板超声清洁各15分钟，然后在150℃下进行干燥。旋涂机的角速度范围是5000rpm。在沉积各层之后，在室温下将样品板在空气中老化12小时，接连进行后续的干燥步骤：70℃下6小时，150℃下3小时，200℃下2小时(h)。这个一体温度被选定成增加硅石和二氧化钛的交联程度并且确保避免在膜中形成裂缝。这个程序有助于避免给定层渗入到前一层中并且能够保持基础部分(building block)的高光学质量。通过以1℃·min^-1的加热速率在400℃下在空气中加热2-12小时，得到煅烧后的膜，加热的步骤确保了有机物质的完全去除。

通过3、4和6个多孔SiO₂/TiO₂双层的重叠，优选地，通过介孔SiO₂/TiO₂双层的重叠，形成根据本发明的示例性多孔多层系统。

表1

实例2：根据本发明的多孔多层系统的对于水吸收/迁移的响应

使用如以上实例1中所述的方法，制备根据本发明的两个多层系统。更具体地，通过三个介孔SiO₂/TiO₂双层的重叠，形成两个多层系统A和B。根据所使用的表面活性剂的类型，得到SiO₂和TiO₂层这两者的不同孔隙率(进而不同的有效折射率)。

表2代表包括三个SiO₂/TiO₂双层的样品A和B中的SiO₂和TiO₂层的厚度的平均值和标准偏差。

样品	A	B
			层类型	SiB/TiP	SiS/TiP
SiO2层的厚度(nm)	73±5	98±22
			TiO2层的厚度(nm)	94±11	134±20

表2

表3中给出这些层的构成材料的特性。通过椭圆孔隙法(ellipso-porosimetry)测定确定有效折射率、可达到孔隙率、平均孔径。

表3

样品A和B中的所有层是介孔的。相邻层的孔是互连的。通过使用本领域的技术人员熟知的程序将介孔多层暴露于作为荧光燃料溶液的罗丹明(Rhodamine)6G(此后的Rh6G)来计算(evaluate)孔可达性。结果证实，Rh6G分子分布于整个多层结构，这样让我们得出结论，多层的全部空隙都是可达的并且是互连的。

将多孔多层样品A和B浸没在水中并且用透射率分光光度法表征它们的响应。该测试允许检查样品对于多孔多层系统中水的存在的灵敏度。在这些实验中，通过对样品进行干处理和湿处理，实现“干”状态((多孔多层)系统的所有可达孔中没有水组分)和“湿”状态(在这个具体情况下，(多孔多层)系统的所有可达孔中具有水组分)。在用乙醇(索氏技术)冲洗样品并且在受控的N₂气氛下将它干燥之后，得到干状态。在将样品浸没在水中并随后将水扩散到孔中之后，得到湿状态。在从水中取出样品之后立即执行测量，以最小化水从孔中的蒸发。

使用标准UV-visible-NIR光谱仪以正交入射执行透射率测量。在测量之前，清洁并且干燥样品。通过足够的校准确定样品的绝对透射率。这个测量值(T_d)对应于“干”状态。然后，将样品浸没在水中达15分钟，并且在环境气氛下通过水蒸发来进行干燥。在从水容器中取出样品之后，在连续的时间间隔处记录透射率。一旦在透射率的演变过程中实现了稳态，就再次测量透射率并且这个测量值(T_w)就归属于“湿”状态。

在从水容器中取出样品之后的第一时间，在样品表面处观察形成的薄水层。透射率的后续演变对应于水扩散和孔的逐渐填充。这个现象是由于相邻层的孔大小的(分布的)差异导致的毛细管效应而造成的。

图4示出多孔多层样品A的干状态(虚线曲线)和湿状态(实线曲线)下的透射率光谱(处于正交入射时)。至于图5，它示出多孔多层样品B的干状态(虚线曲线)和湿状态(实线曲线)下的透射率光谱(处于正交入射时)。

如针对样品A和B二者示出的，在“干”状态和“湿”状态之间观察到透射率布拉格峰(强度和波长二者)的变化(图4和图5)，从而证实多孔多层系统对孔中存在/不存在水的灵敏度。透射率t＝T_w/T_d(T_w(d)：“湿”(“干”)状态下的最小透射率水平)取决于样品类型：对于样品A，t＝0.57/0.68＝0.84，对于样品B，t＝0.60/0.78＝0.77。透射率对比度(contrast)ΔT＝T_w-T_d还取决于样品类型，对于样品A，ΔT＝0.57-0.68＝-0.11(-11％)，对于样品B，ΔT＝0.60-0.78＝-0.18(-18％)。

另外，针对这两个样品，观察到用水填充孔之前和之后的布拉格峰的面积的变化。对于各样品而言，湿状态下的半峰全宽高于干状态下的半峰全宽的值。相比于干状态，湿状态下的多层系统阻挡较长波长下的电磁辐射的透射率。对于所有样品而言，湿处理之后和之前的布拉格峰面积之比(A_wet/A_sec)高于1.0，在多孔多层样品B的情况下，该值高达15。

对透射率的理论预测和实验结果之间的充分性的说明

通过组合(i)低折射率层和高折射率层二者中的合适分布的孔比率的和(ii)高折射率层中的足够比率的混合氧化物来设计减色材料。如上所述地实现该材料。当孔是空的(即，用空气填充)时，这些特定条件能够得到无色(即，透明)材料。通过使高折射率层(n_TiO2＝2.5)是多孔的而且还通过将比率增大的低折射率金属氧化物(诸如Al₂O₃(n_Al2O3＝1.6)或SiO₂(n_SiO2＝1.51))与TiO₂相混合，得到高折射率层(n_TiO2＝2.5)所需的减小的有效折射率。通过合适选择层厚度，当用水填充孔时减色材料在可见光范围内表现出布拉格反射，反之由于选择足够的孔隙率而使得当孔是空的时候，减色材料表现得像均质透明材料一样。周期性层系统的设计是基于在孔是空的或者被用水填充的情况下透射率/反射率光谱的理论计算。所谓的透明条件是基于应用于多孔材料的Bruggeman有效介质理论来建立的。通过使SiO₂和x％TiO₂-(1-x)％Al₂O₃多孔材料中的有效介质常数的Bruggeman表达式相等(透明条件)，推导出孔比率之间的关系，这得出理想的有效折射率匹配(图8)。位于透明主曲线上的孔隙率的任何组合，确保由这些多孔材料制成的任意层堆叠，作为整体，表现得像均质的、透明材料。

图8示出分别针对由50％TiO₂-50％Al₂O₃和SiO₂多孔氧化物组成的L₂层和L₁层计算的透明主曲线。位于该曲线上的孔隙率的任何组合确保当孔是空的(透明状态)时两个层之间的理想的有效折射率匹配。图8的曲线代表在由多孔50％TiO₂-50％Al₂O₃/SiO₂氧化物的3个双层制成的样品中通过实验实现的孔隙率(减色涂层)。

实例3a：使用方程(1)设计根据本发明的多孔多层系统。

方程(1)提供了多孔层(L₁)中的孔体积比率和多孔层(L₂)中的孔体积比率之间的关系(或透明条件)。所述关系保证了两个多孔层中的有效折射率是相等的。结果，双层(或由多孔层(L₁)和(L₂)组成的叠堆)是透明的。换句话讲，双层表现得其好像单层一样，即，由于多孔层(L₁)和(L₂)二者具有相同的有效折射率，因此不能区分多孔层(L₁)和(L₂)。

方程1中的主体折射率n^h _i：对于SiO₂(多孔层(L₁))，n^h _i＝1.51，对于TiO₂(多孔层(L₂))，n^h _i＝2.56。

方程1中的孔折射率n^p _i：在用空气填充孔(层被称为是“干”的)的情况下，双层的孔折射率等于n^p _i＝1.0(i＝1或2)。在用水填充孔(层被称为是“湿”的)的情况下，双层的孔折射率等于n^p _i＝1.33(i＝1或2)。

对于由SiO₂(多孔层(L₁))和TiO₂(多孔层(L₂))制成的双层，可针对使用空气或水作为孔材料的四种不同组合的孔填充来实现透明条件(图6)：

1)整个双层是“干”的(平线)，

2)整体双层是“湿”的(虚线)，

3)SiO₂层是“湿”的，而TiO₂层是“干”的(虚线)，

4)SiO₂层是“干”的，而TiO₂层是“湿”的(点划线)。

要注意，在情况(4)中，如果SiO₂层中的孔体积比率高于(大约)40％，则不可实现透明。出现这种情形是因为不可能进一步减小TiO₂层的有效折射率，这是因为进一步减小TiO₂层的有效折射率将意味着为了达到与SiO₂层中相同的有效折射率，孔体积比率将增大至超过1。

可针对任何对(couple)的双层主体材料和空气或流体(作为可能的孔材料)，绘制这四种组合的透明曲线。根据主体折射率，一些组合比其它组合将更方便得到透明。“更方便地”意味着，所需对(couple)的孔体积比率将更容易通过实验得到。

图7a和图7b均示出在由三个105/65nm厚的SiO₂/TiO₂双层组成的多孔多层系统的情况下(针对任意对的孔体积比率)可实现的透明关系(黑曲线给出在四个空气/流体组合中的一个中呈现透明所需的孔体积比率对)和最大透射率对比度。

在图7a中，在干/干(透明)和湿/湿(反射镜)组合之间定义对比度。

在图7b中，在湿/干(透明)和干/湿(反射镜)组合之间定义对比度。

实例3b：在L ₂ 包括SiO ₂ 和TiO ₂ 的混合物的情况下的透射率结 果

如上所述地制造具有受控孔隙率的金属氧化物层。通过在存在非离子型模板剂(P123)的情况下通过共冷凝二氧化钛和氧化铝(或二氧化硅)前体来制成介孔高折射率层(L₂)，而使用离子型模板剂(CTAB)制成低折射率层(L₁)。为了确保所需的孔比率和孔大小分布，充分选择各模板剂。Ti/Al(或Ti/Si)莫尔比从大约1％变化至大约90％，优选地从大约3％变化至大约70％，最优选地从大约5％变化至50％。

图9中示出针对各种混合氧化物比率的介孔布拉格叠堆的透射率光谱。更具体地，图9示出介孔1D光子晶体(PC)涂层的透射率光谱(垂直入射)，在介孔1D光子晶体(PC)涂层中，比例增加的氧化铝添加到高折射率的二氧化钛中。使用L₁(SiO₂)层和L₂(TiO₂)层中的纯氧化物，3个双层叠堆在可见光范围内具有布拉格共振，峰出现在508nm。通过提高L₂层中的Al₂O₃或SiO₂的比率，驱使系统(具有空孔)从高反射状态成为透明状态。事实上，减小初始高折射率层(L₂)的折射率减小了相邻层之间的对比度。因此，随着添加的氧化物的比率的增大，布拉格峰强度逐渐减小，得到50％TiO₂-50％Al₂O₃/SiO₂和50％TiO₂-50％SiO₂/SiO₂(L₂/L₁)多层组分的分别为90％和86％的透射率。这些值接近裸玻璃基板的最大透射率。相比之下，测得TiO₂/SiO₂层组分的初始值是63％。尽管L₁层和L₂层具有不同的组分和物理性质，但当孔是空的时，它们在光学上变得等价(相同的有效折射率)。

为了证实介孔1D-PC涂层从透明(无色)状态切换至反射(有色)状态的独特能力，检验它们在水吸收之后的光谱响应。由于在水渗入之后预期的反射率峰并不是非常显著，所以将样品倾斜，以利用这种涂层的本征彩虹(iridescence)性质来强调(accentuate)颜色变化。当将水的液滴放在样品上时，涂层快速吸收水，变成反射并且被着色。在对照实验中，当水与表面(裸玻璃)相接触时，未涂布样品并没有示出颜色。在水液滴实验的初始干状态下和水渗入之后的反射、湿状态下，记录透射率光谱(图10)。更具体地，图10示出在用水填充孔之前和之后介孔1D光子晶体涂层的透射率光谱(实线曲线：测量；虚线曲线：理论预测)。高折射率层的组分是50％TiO₂-50％Al₂O₃。1D光子晶体涂层由玻璃基板上的3个50％TiO₂-50％Al₂O₃(L₂)和SiO₂(L₁)双层所组成。

如期望的，在水渗入之后，布拉格峰(583nm)附近的透射率减小。由于样品在干燥时完全恢复其初始的透明度，所以这种变化是可逆的。相邻层中的孔比率和孔大小分布在得到减色效果方面起到了关键作用。孔大小分布的差异(即，低折射率层(SiO₂)中的孔比高折射率层(混合的TiO₂和Al₂O₃)中的孔小)使得由于水的毛细管吸引填充遍及整个层系统中的孔。另一方面，层之间的孔比率的差异(即，50％TiO₂-50％Al₂O₃层中的高孔比率(65％)和SiO₂层中的低孔比率(36％))能够使被润湿层之间的折射率对比度升高，从而导致布拉格峰反射和着色。

实例4：对反射率(R)和透射率(T)光谱的理论建模 透明条件

下面的实例涉及双TiO₂/SiO₂(更通常地，L₂/L₁)多层系统的情况。然而，相同的方法可用于三(ternary)TiO₂-Al₂O₃和SiO₂系统。在后一种情况下(如之前描述的)，L₂层的主体材料是作为TiO₂的替代的混合氧化物x％TiO₂-(1-x)％Al₂O₃或((1-x)％TiO₂-x％Al₂O₃)。此后使用的L₂主体材料的折射率然后被混合氧化物的折射率取代。后者还通过Bruggeman混合公式(即，方程(7))计算，但标记“p”和“h”现在指明混合氧化物的两个组分：例如，f_p＝x且f_h＝1-x，ε_p＝ε_TiO2且ε_h＝ε_Al2O3。此计算完全在技术人员的能力范围内。

功能性1D光子晶体由沉积在玻璃基板上的介孔TiO₂/SiO₂多层组成。高折射率主体材料和低折射率主体材料分别是氧化钛和氧化硅。孔大小大约为几纳米(介孔)。层交替地叠堆并且是几十纳米厚，以产生可见光范围内的布拉格谐振。因为下面的理论考虑不限于高折射率/低折射率介电材料的具体组合，所以高折射率TiO₂(低折射率SiO₂)层将被称为L₂(L₁)层。

由于孔大小比所关注的波长小得多，所以可使用有效介质理论计算介孔材料的有效相对介电常数(介电常数)。为了确认透明条件，L₁层和L₂层中的孔体积比率(孔隙率)将在0％和100％(0％的情况对应于致密材料并且100％的情况对应于假想空隙材料)之间任意地变化。由于孔隙率可取极值，因此在各种有效介质理论之中，bruggeman理论是最合适的理论。

介孔材料可被视为两相混合介质，其中，一相是主体材料并且另一相是孔。f_p表示孔体积比率并且n_p表示填充孔的材料的折射率。孔是空的(n_p＝1)或者被用水完全填充(n_p＝1.33)。为了简单起见，这里不考虑孔被用水部分填充的情况，尽管这种情况可通过在混合介质中引入第三相来处理。

主体材料的折射率被表示为n_h。在多孔层L₂中，n_h＝2.5(TiO₂)；在多孔层L₁中，n_h＝1.5(SiO₂)。主体材料的体积比率是f_h＝1-f_p(两相混合介质)。介电常数按照ε＝n²与折射率相关。根据Bruggeman理论，两相混合介质的有效介电常数(ε_eff)是以下方程的解：

$f_p\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_p-{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}}+({\mathrm{\&epsiv;}}_p-{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}})L}+f_h\frac{{\mathrm{\&epsiv;}}_h-{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}}+({\mathrm{\&epsiv;}}_h-{\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}})L}=0---\left(7\right)$

其中，L(之前被表示为Γ)是消偏振因子，其取决于孔的形状。注意的是，方程(7)是对称的：ε_p和ε_h(f_p和f_h)的作用可互换，即，介孔材料可被视为嵌入致密材料中的气隙或者浸没在空气中的致密材料的骨架。这个二次方程的解采取显形式(假设L＝1/3，即，球形孔)：

${\mathrm{\&epsiv;}}_{\mathrm{eff}}=\frac{1}{4}(\mathrm{\&beta;}+\sqrt{{\mathrm{\&beta;}}^2+{8\mathrm{\&epsiv;}}_h{\mathrm{\&epsiv;}}_p})$ 其中

透明条件被定义为L₁层和L₂层材料的孔隙率之间的关系，使得这两种材料的有效介电常数(折射率)值是相同的。在这种情况下，基于L₁材料和L₂材料的任意叠堆的任何多层系统(特别是周期性布拉格叠堆)将因从层界面(在这种情况下，物理层边界可被视为虚拟的非操作界面)消除了波干扰而表现得像有效的均质介质一样。如果L₁材料和L₂材料是光学透明的(例如，介孔电介质)，则整个叠堆将保持透明。通过针对这两个层(标记为j＝1,2)编写方程(7)并且通过应用ε_eff、1＝ε_eff、2＝ε_eff来推导透明条件。引入无因次变量u＝ε_eff/ε和函数g(u)＝[1-u]/[1+(1/L-1)u]，能够以紧凑形式编写所得的方程：

f_p，1g(u_p，1)+(1-f_p，1)g(u_h，1)＝f_p，2g(u_p，2)+(1-f_p，2)g(u_h，2)   (9)

其中，下标p和h分别代表孔和主体材料，下标1和2分别代表层L₁和L₂。在方程(9)中，可得到透明条件：

$f_{p,2}=f_{p,1}\frac{g\left(u_{p,1}\right)-g\left(u_{h,1}\right)}{g\left(u_{p,2}\right)-g\left(u_{h,2}\right)}+\frac{g\left(u_{h,1}\right)-g\left(u_{h,2}\right)}{g\left(u_{p,2}\right)-g\left(u_{h,2}\right)}---\left(10\right)$

氧化钛(TiO₂)和氧化硅(SiO₂)主体材料被视为带有空的或者用水填充的孔。因此，存在四种构造(“状态”)的多孔多层系统，对于这些构造，根据用空气或水填充L₁孔和/或L₂孔，可实现先验的透明条件(图6)。

乍看之下，在具有最高主体折射率的层中(TiO₂)带有空孔并且在其它层(SiO₂)中带有以水填充的孔的情况下，更容易实现透明。事实上，对于给定孔隙率，这个构造有助于减小L₂层的折射率并且增大L₁层的折射率，因此在某个点使它们匹配。然而，通过操纵孔隙率，仍然可在三个其它构造中实现透明(图6)。但是，由于孔隙率永远不能够大于1，因此可能发生的是，不存在允许实现透明的孔隙率的组合：只要SiO₂中的空气填充孔的体积比率(图6中的点划线)超过33％，则在TiO₂中的孔是以水填充的时候，这种情况便会发生。在SiO₂中的孔隙率达到100％的限制(非物质)情况下，如果透明状态是通过这两层中的空孔来定义的话(图6中的平坦线)，TiO₂中的孔隙率便达到100％。这是符合逻辑的，由于在这种情况下L₁材料实际上是空隙(完全用空气填充的层)并且匹配L₂材料的折射率的唯一一种可能是同样具有空孔。类似的自变量(用水取代空气)应用于透明状态，该透明状态由两层中的水填充的孔来定义(图6中的虚线)。另一方面，在相同的限制情况下，如果由L₂层中的空孔和L₁层中的水填充孔定义透明状态(图6中的虚线)，则TiO₂中的孔隙率小于100％。再次，这是合乎逻辑的，因为在这种情况下，L₁材料实际上是水并且匹配水的折射率(n＝1.33)可以通过使用L₂材料中的足够大比率的空孔来得到。最后，应该注意，无论是什么状态，透明主曲线通过线性关系被很好地拟合(图6)。事实上，主曲线f_p2＝F(f_p1)不是严格线性的，因为方程(1)中的g函数的自变量其本身取决于f_p1或f_p2。

计算反射率/透射率光谱

可使用标准多层计算方法来计算多层系统的反射率/透射率。这些方法是基于成层(分层)各向同性介质中的Maxwell方程的精确解。反射率/透射率的闭合解表达式取决于波长、入射角、入射光偏振、半无限入射介质和出射介质(基板)的折射率、层的数量、它们的厚度和折射率。

在本发明中，层折射率(或介电常数ε＝n²)实际上是用Bruggeman混合公式计算的有效值(层不是致密的，而是介孔的)。因此，有效折射率还取决于孔填充材料(空气或水)的折射率。

所使用的多层计算方法是所谓的连分式方法(continued fractionmethod)，对于该方法，此后提供主公式。

对于p偏振光，用以上公式得到反射率：

$R_p={\left|\frac{{\mathrm{\&zeta;}}_{p,0}+i\sqrt{{\mathrm{\&mu;}}_v/{\mathrm{\&epsiv;}}_v}\cos \mathrm{\&theta;}}{{\mathrm{\&zeta;}}_{p,0}-i\sqrt{{\mathrm{\&mu;}}_v/{\mathrm{\&epsiv;}}_v}\cos \mathrm{\&theta;}}\right|}^2---\left(11\right)$

其中，i²＝-1，μ_v和ε_v是入射介质的渗透率和介电常数，用连分式得到入射角θ和ξ_p,0：

${\mathrm{\&zeta;}}_{p,0}=a_{p,1}-\frac{b_{p,1}^2}{a_{p,1}+a_{p,2}-\frac{b_{p,2}^2}{a_{p,2}+a_{p,3}-\frac{...}{...+a_{p,n}}}}---\left(12\right)$

量a_p,j和b_p,j与层厚度d_j和介电常数ε_j相关。

$a_{p,j}=\frac{c}{\mathrm{\&omega;}}\frac{k_j}{{\mathrm{\&epsiv;}}_j}\coth \left(k_j{d}_j\right)---\left(13\right)$

$b_{p,j}=\frac{c}{\mathrm{\&omega;}}\frac{k_j}{{\mathrm{\&epsiv;}}_j}{\left[\sinh \left(k_j{d}_j\right)\right]}^{-1}---\left(14\right)$

其中，ω是角频率(ω＝2πc/λ，λ：波长，c：真空中的光速)并且k_i是层#j中的垂直于层表面的波向量分量(k_y：对于所有层都相同的、平行于层界面的波向量的分量)

$k_j=\sqrt{k_y^2-{(\mathrm{\&omega;}/c)}^2{\mathrm{\&epsiv;}}_j{\mathrm{\&mu;}}_j}=\frac{\mathrm{\&omega;}}{c}\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_v{\mathrm{\&mu;}}_v{\sin }^2\mathrm{\&theta;}-{\mathrm{\&epsiv;}}_j{\mathrm{\&mu;}}_j}---\left(15\right)$

反射率光谱被定义为随着λ的变化而变化的R_p，所有其它参数是固定的。

用类似的公式得到透射率：

其中，i²＝-1，N是层数，μ_sub和ε_sub是出射介质(基板)的渗透率和介电常数。

透射率光谱被定义为随着λ的变化而变化的T_p，所有其它参数是固定的。

对于s偏振入射光的情况，存在类似的公式。

Claims (24)

1.一种多孔多层系统(1)，所述多孔多层系统(1)包括至少一个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)，其中多孔层(L₁)(2)和所述多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括孔材料(p₁)和孔材料(p₂)，所述多孔多层系统(1)具有最小的相对于入射电磁辐射的反射率(R_initial)，并且具有最大的相对于入射电磁辐射的透射率(T_initial)，所述反射率(R_initial)和所述透射率(T_initial)对应于多孔多层系统(1)的状态(S_initial)，其中所述多孔多层系统(1)能够从状态(S_initial)切换成状态(S_final)，其中(S_final)对应于其中所述多孔多层系统(1)的反射率(R_final)最大并且透射率(T_final)最小的状态。

2.根据权利要求1所述的多孔多层系统，所述孔材料(p₁)和所述孔材料(p₂)是空气或惰性气体，所述多孔多层系统(1)具有被包括在0％至25％之间优选地是0％的、相对于入射电磁辐射的反射率(R₁)，并且具有被包括在75％至100％之间优选地是100％的、相对于入射电磁辐射的透射率(T₁)，所述反射率(R₁)和所述透射率(T₁)对应于所述多孔多层系统(1)的状态(S₁)，其中所述多孔多层系统(1)能够通过在所述多孔多层系统(1)中引入组分(C)(7)从状态(S₁)切换成状态(S₂)，其中状态(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)的反射率(R₂)被包括在60％和100％之间优选地是100％，并且透射率(T₂)被包括在0％和40％之间优选地是0％的状态。

3.根据权利要求2所述的多孔多层系统，所述多孔多层系统还能够通过从所述多孔多层系统(1)中去除所述组分(C)(7)从状态(S₂)切换成状态(S₁)。

4.根据权利要求2或3所述的多孔多层系统，所述多孔多层系统能够通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)从状态(S₁)切换成状态(S₂)，和/或能够通过从多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中去除组分(C)(7)从状态(S₂)切换成状态(S₁)。

5.根据权利要求2所述的多孔多层系统，所述多孔多层系统还包括在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中的任一个中存在优选地在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中的任一个的孔(5，6)中存在的组分(C)(7)。

6.根据权利要求1所述的多孔多层系统，所述孔材料(p₁)或所述孔材料(p₂)是组分(C)(7)，包括所述组分(C)(7)的所述多孔多层系统(1)具有包括在0％至25％之间优选地是0％的、相对于入射电磁辐射的反射率(R₁')，具有包括在75％至100％之间优选地是100％的、相对于入射电磁辐射的透射率(T₁')，所述反射率(R₁')和所述透射率(T₁')对应于所述多孔多层系统(1)的状态(S₁')，所述多孔多层系统(1)能够借助过所述多孔多层系统(1)进行优选地从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)或从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行的组分(C)(7)的移置从状态(S₁')切换到状态(S₂)和/或从状态(S₂)切换到状态(S₁')，其中(S₂)对应于其中包括所述组分(C)(7)的多孔多层系统(1)的反射率(R₂)被包括在60％和100％之间优选地是100％并且透射率(T₂)被包括在0％和40％之间优选地是0％的状态。

7.根据权利要求6所述的多孔多层系统，其中所述孔材料(p₁)是组分(C)(7)并且所述孔材料(p₂)是空气或惰性气体，所述多孔多层系统能够借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)的完全移置，从状态(S₁')切换到状态(S₂)，所述多孔多层系统能够借助从多孔层(L₂)(3)的孔(6)到多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)的完全移置，从状态(S₂)切换到状态(S₁')。

8.根据权利要求6所述的多孔多层系统，其中所述孔材料(p₁)是空气或惰性气体并且孔材料(p₂)是组分(C)(7)，所述多孔多层系统能够借助从所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)到所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)进行所述组分(C)(7)的完全移置，从状态(S₁')切换到状态(S₂)，并且所述多孔多层系统能够借助从所述多孔层(L₁)(2)的孔(5)到所述多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行所述组分(C)(7)的完全移置，从状态(S₂)切换到状态(S₁')。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的多孔多层系统，其中，(n₁)<(n₂)。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的多孔多层系统，其中，所述多孔层(L₁)(2)是疏水的并且多孔层(L₂)(3)是亲水的。

11.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中组分(C)(7)选自由液体组分、蒸气组分及其组合组成的组。

12.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中组分(C)(7)选自液体组分，优选地选自含水组分，更优选地，所述组分是水。

13.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中所述入射电磁辐射的范围是长波辐射到伽玛射线，优选地从微波到X射线辐射，更优选地从红外线到紫外线辐射，最优选地所述入射电磁辐射是可见光。

14.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₁)(2)包括硅，更优选地包括氧化硅，甚至更优选地由氧化硅组成。

15.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₂)(3)包括钛，更优选地包括氧化钛，甚至更优选地由氧化钛组成。

16.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₁)(2)包括氧化硅，其中多孔层(L₂)(3)包括氧化钛，并且其中组分(C)(7)是水。

17.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₁)(2)的孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的孔体积比率(f_pore2)使得(f_pore1)和(f_pore2)满足下面的方程：

$f_{\mathrm{pore}2}=f_{\mathrm{pore}1}\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}+\frac{\mathrm{\&beta;}\left(u_1^h\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}{\mathrm{\&beta;}\left(u_2^p\right)-\mathrm{\&beta;}\left(u_2^h\right)}---\left(1\right)$

其中

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^p\right)=\frac{1-u_i^p}{u_i^p(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$\mathrm{\&beta;}\left(u_i^h\right)=\frac{1-u_i^h}{u_i^h(1-{\mathrm{\&Gamma;}}_i)+1};$

$u_i^p=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^p};$

$u_i^h=\frac{\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&epsiv;}}}{{\mathrm{\&epsiv;}}_i^h};$

其中，i＝1或2；

其中，是状态(S₁)或状态(S₁')下的有效介电常数；其中，是状态(S₁)或状态(S₁')下的有效折射率；其中，是多孔层(L_i)中的孔材料(p_i)的介电常数；其中， 是多孔层(L_i)中的主体材料(h_i)的介电常数；并且其中，(Γ_i)是多孔层(L_i)的消偏振因子。

18.根据权利要求2所述的多孔多层系统，其中所述多孔层(L₁)(2)包括氧化硅并且多孔层(L₂)(3)包括氧化钛，其中孔材料(p₁)是空气并且孔材料(p₂)是空气，并且其中多孔层(L₁)(2)的孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的孔体积比率(f_pore2)使得(f_pore1)和(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.424×f_pore1+0.560          (2)。

19.根据权利要求6所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₁)(2)包括氧化硅并且多孔层(L₂)(3)包括氧化钛，其中孔材料(p₁)是水并且孔材料(p₂)是空气，其中，多孔层(L₁)(2)的孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的孔体积比率(f_pore2)使得(f_pore1)和(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.164×f_pore1+0.572        (3)。

20.根据权利要求6所述的多孔多层系统，其中多孔层(L₁)(2)包括氧化硅并且多孔层(L₂)(3)包括氧化钛，其中孔材料(p₁)是空气并且孔材料(p₂)是水，其中多孔层(L₁)(2)的孔体积比率(f_pore1)和多孔层(L₂)(3)的孔体积比率(f_pore2)使得(f_pore1)和(f_pore2)满足下面的方程：

f_pore2＝0.703×f_pore1+0.714       (4)。

21.根据前述权利要求书中的任一项所述的多孔多层系统，所述多孔多层系统包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)中的任一个，更优选地，所述多孔多层包括少于30个、甚至更优选地少于20个、再更优选地少于10个、最优选地少于5个所述双层(4)。

22.一种制造根据权利要求2至5中的任一项所述的多孔多层系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)选择至少一个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括孔材料(p₁)和孔材料(p₂)，所述孔材料(p₁)和所述孔材料(p₂)是空气或惰性气体，其中多孔层(L₁)(2)中的所述主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的所述主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)选择合适的组分(C)(7)；

c)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模,来确认对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统(1)而言，在所述多孔多层系统(1)没有组分(C)(7)的情况下，是否可能实现状态(S₁)；

d)理论上确定多孔多层系统(1)实现状态(S₁)的技术条件；

e)确定通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)，对于相同的多孔多层系统(1)而言是否可能实现状态(S₂)；

f)理论上确定多孔多层系统(1)实现状态(S₂)的技术条件；

g)组合使相同的多孔多层能够通过在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入组分(C)(7)从状态(S₁)切换至状态(S₂)所需的技术条件；

h)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的至少一个双层(4)，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)；

i)可选地，在所述多孔多层系统(1)中优选地在多孔层(L₁)(2)和/或多孔层(L₂)(3)中更优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)和/或多孔层(L₂)(3)的孔(6)中引入所述组分(C)(7)。

23.一种制造根据权利要求6所述的多孔多层系统的方法，所述方法包括以下步骤：

a)选择至少一个由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的双层(4)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)分别包括主体材料(h₁)和主体材料(h₂)，其中多孔层(L₁)(2)和多孔层(L₂)(3)还分别包括孔材料(p₁)和孔材料(p₂)，所述孔材料(p₁)或所述孔材料(p₂)是组分(C)(7)，其中多孔层(L₁)(2)中的主体材料(h₁)的折射率(n₁)不同于多孔层(L₂)(3)中的主体材料(h₂)的折射率(n₂)；

b)通过对反射率(R)和透射率(T)光谱进行理论建模,来确认对于包括所述至少一个双层(4)的理论上的多孔多层系统(1)而言，在所述多孔多层系统(1)中优选地在多孔层(L₁)(2)中，更优选地在多孔层(L₁)(2)的孔(5)中，出现所述组分(C)(7)的情况下，是否可能实现状态(S₁’)；

c)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₁')的技术条件；

d)确定相同的多孔多层系统(1)借助通过所述多孔多层系统(1)进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置是否可能实现状态(S₂)；

e)理论上确定所述多孔多层系统(1)实现状态(S₂)的技术条件；

f)组合使相同的多孔多层能够借助通过所述多孔多层进行组分(C)(7)的移置，优选地借助从多孔层(L₁)(2)到多孔层(L₂)(3)进行组分(C)(7)的移置，更优选地借助从多孔层(L₁)(2)的孔(5)到多孔层(L₂)(3)的孔(6)进行组分(C)(7)的移置从状态(S₁')切换至状态(S₂)所需的技术条件；

g)形成由两个多孔层(L₁)(2)和(L₂)(3)组成的所述至少一个双层，以形成满足如上所述组合的技术条件的多孔多层系统(1)。

24.一种根据权利要求1至21中的任一项所述的多孔多层系统的用途，用于制造从由检测装置、感测装置、致动装置、逻辑光电装置、光伏装置、太阳能电池装置、通信装置、报警装置、显示装置、光学装置、智能窗、减色装置及其组合组成的组中选择的装置更优选地用于制造减色装置。