Filtry membranowe siatki przebijają granice wydajności tradycyjnych mediów filtracyjnych z ich nano-skalną strukturą porów przypominającą siatkę. Tworzenie tej precyzyjnej struktury jest głęboką integracją technologii nauki i inżynierii materiałowej, opierając się na ostatecznej kontroli parametrów procesu błony i precyzyjnej regulacji w skali mikroskopowej. Od samoorganizacji błon polimerowych po precyzyjne rzeźbienie mikrostruktur, każdy proces stanowi podstawę do osiągnięcia dokładności filtracji na poziomie molekularnym. Jako ważny materiał dla Filtry membrany siatki , Konstrukcja struktury porów membrany polimerowej opiera się głównie na metodzie inwersji fazowej i metodzie separacji fazowej indukowanej termicznie. Metoda inwersji fazowej osiąga uporządkowany wzrost porów poprzez sprytnie regulując proces przejściowy roztworu polimerowego z fazy jednorodnej na multipulat. W początkowym etapie tworzenia membrany polimer jest równomiernie rozpuszczany w określonym rozpuszczalniku w celu utworzenia homogenicznego roztworu, a następnie roztwór podskakuje się do membrany, łamiąc równowagę układu przez wytrącanie zanurzeniowe, indukcję odparowywania i inne metody. Przykładając metodę wytrącania zanurzenia, powlekana membrana jest zanurzona w kąpieli krzepnięcia, a rozpuszczalnik i koagulant szybko ulegają podwójnej dyfuzji, co powoduje oddzielenie fazy ciekłobójczej lub ciekłokadowej roztworu polimeru. W tym procesie parametry, takie jak szybkość parowania rozpuszczalnika, skład kąpieli krzepnięcia i temperatura stają się kluczowymi czynnikami determinującymi strukturę porów. Kiedy rozpuszczalnik odparowuje szybko, a kąpiel krzepnięcia i rozpuszczalnik mają silną wzajemną rozpuszczalność, polimer szybko agreguje się, tworząc małe i gęste pory; I odwrotnie, wolniejsza szybkość rozdzielenia faz sprzyja tworzeniu się struktury o dużej i-wierzchu. Dzięki precyzyjnemu dostosowaniu tych parametrów naukowcy mogą prowadzić samoorganizację materiałów polimerowych w celu utworzenia regularnie ułożonej tablicy porów, zapewniając podstawowe ramy dla budowy kolejnych struktur siatki. Indukowana termicznie metoda separacji faz (TIPS) przyjmuje inne podejście i wykorzystuje zmiany temperatury w celu napędzania procesu separacji faz. Ta metoda wykorzystuje rozcieńczenie, który jest całkowicie mieszany z polimerem w wysokich temperaturach i którego rozpuszczalność spada gwałtownie w niskich temperaturach. Po podgrzaniu polimeru i rozcieńczalnika do fazy jednorodnej, system przechodzi separację fazy ciecz-ciecz lub separacja ciekło-stała poprzez szybkie chłodzenie lub kontrolowanie szybkości chłodzenia. Wraz ze spadkiem temperatury rozcieńczenie i polimer stopniowo się oddzielają, a rozcieńczenie jest rozproszone w fazie polimeru w postaci drobnych kropelek. Rozcieńczenie jest następnie usuwane przez ekstrakcję i inne metody, pozostawiając strukturę porów w błonie. Dokładna kontrola parametrów, takich jak szybkość chłodzenia, typ i zawartość rozcieńczalnika określa rozmiar, kształt i łączność porów. Optymalizując warunki procesu, pory można ułożyć w sposób wysoce uporządkowany w membranie w celu utworzenia jednolitej sieci porów. Po zbudowaniu początkowej struktury porów konieczne jest zastosowanie technologii przetwarzania mikro-nano, takich jak fotolitografia i nanoimprint w celu dalszego wycięcia regularnych porów w kształcie siatki. Fotolitografia selektywnie odsłania powierzchnię membrany przez fotomaskę, powodując reakcję fotochemiczną w obszarze odbierania światła, a następnie dokładnie usuwa część materiału poprzez takie etapy, jak rozwój i trawienie, tworząc strukturę siatki o określonym kształcie geometrycznym. Technologia nanoimprinting wykorzystuje formę o wzorze nanoskali do przeniesienia wzoru na powierzchnię membrany przez ciśnienie mechaniczne, tak aby krawędzie porów są dokładnie wycinane i przekształcane, a ostatecznie powstają starannie ułożone pory podobne do siatki. Te technologie przetwarzania mikro-nano mogą kontrolować błąd wielkości porów na poziomie nanometru, zapewniając, że parametry kształtu, rozmiaru i projektowania struktury siatki są wysoce spójne. Proces tworzenia nanoskalowej struktury porów przypominających siatkę jest zasadniczo precyzyjną manipulacją zachowania materii w skali mikroskopowej. Dostosowanie parametrów każdego łącza procesu jest jak precyzyjne rzeźbienie na poziomie molekularnym, od samoorganizacji separacji fazowych polimerów po precyzyjne przetwarzanie struktur mikro-nano, a mikrostruktura o doskonałej wydajności filtracji jest konstruowana warstwa według warstwy. Ta precyzyjna porowa siatki nie tylko daje filtrowi możliwość dokładnego badania według wielkości, ale także osiąga selektywne zachowanie substancji o różnych formach poprzez unikalny kształt geometryczny, co czyni go niezrównanymi zaletami w dziedzinach separacji białka i oczyszczania gazu.
