Filtrele cu membrană de grilă traversează limitele de performanță ale mediilor de filtrare tradiționale cu structura lor de pori asemănătoare grilei nano. Formarea acestei structuri precise este o integrare profundă a științei materialelor și a tehnologiei de inginerie, bazându -se pe controlul final al parametrilor procesului de membrană și reglarea precisă la scara microscopică. De la auto-asamblarea moleculară a membranelor polimerice până la sculptarea precisă a microstructurilor, fiecare proces pune baza pentru realizarea unei precizii de filtrare la nivel molecular. Ca material important pentru Filtre cu membrană de grilă , Construcția structurii porilor membranei polimerice se bazează în principal pe metoda de inversare a fazelor și metoda de separare a fazelor induse termic. Metoda de inversare a fazelor realizează o creștere ordonată a porilor prin reglarea în mod inteligent a procesului de tranziție a soluției de polimer de la faza omogenă la multifază. În stadiul inițial de formare a membranei, polimerul este dizolvat uniform într -un solvent specific pentru a forma o soluție omogenă, iar apoi soluția este răzuită într -o membrană, rupând echilibrul sistemului prin precipitații de imersiune, inducție de evaporare și alte metode. Luând ca exemplu metoda precipitațiilor de imersiune, membrana acoperită este cufundată într-o baie de coagulare, iar solventul și coagulantul suferă rapid difuzie dublă, rezultând în separarea lichidului-lichid-solid-fază a soluției de polimer. În acest proces, parametri precum rata de evaporare a solventului, compoziția băii de coagulare și temperatura devin factorii cheie care determină structura porilor. Când solventul se evaporă rapid și baia de coagulare și solventul are o solubilitate reciprocă puternică, polimerul se va agrega rapid pentru a forma pori mici și densi; În schimb, o rată de separare a fazelor mai lente este favorabilă formării unei structuri de poro-porozitate mare. Prin ajustarea precisă a acestor parametri, cercetătorii pot ghida auto-asamblarea materialelor polimerice pentru a forma un tablou de pori aranjat în mod regulat, oferind un cadru de bază pentru construcția structurilor de grilă ulterioare. Metoda de separare a fazelor induse termic (TIPS) adoptă o abordare diferită și folosește modificări de temperatură pentru a conduce procesul de separare a fazelor. Această metodă folosește un diluant care este complet miscibil cu polimerul la temperaturi ridicate și a cărui solubilitate scade brusc la temperaturi scăzute. După încălzirea polimerului și a diluantului într-o fază omogenă, sistemul suferă separarea fazelor lichid-lichid sau separarea solidului-lichid prin răcire rapidă sau controlul vitezei de răcire. Pe măsură ce temperatura scade, diluantul și polimerul se separă treptat, iar diluantul este dispersat în faza polimerică sub formă de picături minuscule. Ulterior, diluantul este îndepărtat prin extracție și alte metode, lăsând o structură de pori în membrană. Controlul precis al parametrilor, cum ar fi rata de răcire, tipul de diluant și conținutul determină dimensiunea, forma și conectivitatea porilor. Prin optimizarea condițiilor de proces, porii pot fi aranjați într -o manieră extrem de ordonată în membrană pentru a forma o rețea de pori uniformă. După ce structura inițială a porilor este construită, este necesar să se utilizeze tehnologii de procesare micro-nano, cum ar fi fotolitografia și nanoimprinderea pentru a sculpta în continuare porii obișnuiți într-o formă de grilă. Fotolitografia expune selectiv suprafața membranei printr-un fotomasc pentru a provoca o reacție fotochimică în zona de recepție a luminii și apoi elimină cu exactitate o parte a materialului prin pași precum dezvoltarea și gravura pentru a forma o structură de grilă cu o formă geometrică specifică. Tehnologia de nanoimprinting folosește o matriță cu un model de nano-scală pentru a transfera modelul pe suprafața membranei prin presiunea mecanică, astfel încât marginile porilor să fie tăiate cu exactitate și redimensionate și, în sfârșit, sunt formate pori asemănătoare cu grila. Aceste tehnologii de procesare micro-nano pot controla eroarea de dimensiune a porilor la nivelul nanometrului, asigurându-se că parametrii de formă, dimensiune și proiectare ale structurii grilei sunt foarte consistenți. Procesul de formare a structurii de pori asemănătoare cu grila nano-scală este, în esență, manipularea precisă a comportamentului materiei la scara microscopică. Reglarea parametrilor a fiecărei legături de proces este ca sculptura de precizie la nivel molecular, de la auto-asamblarea de separare a fazelor de polimeri până la prelucrarea precisă a structurilor micro-nano și o microstructură cu performanță de filtrare excelentă este construită strat prin strat. Această poră grilă formată de precizie nu numai că oferă filtrului capacitatea de a ecraniza cu exactitate după dimensiune, dar realizează și păstrarea selectivă a substanțelor diferitelor forme printr-o formă geometrică unică, ceea ce face ca acesta să prezinte avantaje inegalabile în câmpurile de separare a proteinelor și purificarea gazelor.
