Gittermembranfiltre bryder gennem ydelsesgrænserne for traditionelle filtermedier med deres nano-skala gitterlignende porestruktur. Dannelsen af denne nøjagtige struktur er en dyb integration af materialevidenskab og ingeniørteknologi, der er afhængig af den ultimative kontrol af membranprocesparametre og præcis regulering i mikroskopisk skala. Fra den molekylære selvsamling af polymermembraner til den nøjagtige udskæring af mikrostrukturer lægger hver proces grundlaget for at opnå molekylært niveau filtreringsnøjagtighed. Som et vigtigt materiale til Gittermembranfiltre , konstruktion af polymermembranporestruktur er hovedsageligt afhængig af faseinversionsmetode og termisk induceret faseseparationsmetode. Fasinversionsmetoden opnår ordnet vækst af porer ved smart regulering af overgangsprocessen for polymeropløsning fra homogen fase til multifase. I den indledende fase af membrandannelse opløses polymeren ensartet i et specifikt opløsningsmiddel til dannelse af en homogen opløsning, og derefter skrabes opløsningen ind i en membran og bryder systembalancen ved nedbørsfældning, fordampningsinduktion og andre metoder. Ved at tage neddybningsmetoden som et eksempel er den coatede membran nedsænket i et koagulationsbad, og opløsningsmidlet og koagulanten gennemgår hurtigt dobbelt diffusion, hvilket resulterer i flydende-væske- eller væskesolid faseseparation af polymeropløsningen. I denne proces bliver parametre, såsom fordampningshastigheden for opløsningsmidlet, sammensætningen af koagulationsbadet og temperaturen de vigtigste faktorer, der bestemmer porestrukturen. Når opløsningsmidlet fordamper hurtigt, og koagulationsbadet og opløsningsmidlet har stærk gensidig opløselighed, aggregeres polymeren hurtigt til at danne små og tætte porer; Omvendt er en langsommere faseseparationsgrad befordrende for dannelsen af en stor-pore, høj-porøsitetsstruktur. Ved nøjagtigt at justere disse parametre kan forskere guide selvsamlingen af polymermaterialer til dannelse af et regelmæssigt arrangeret porearray, hvilket giver en grundlæggende ramme til konstruktion af efterfølgende gitterstrukturer. Den termisk inducerede faseseparationsmetode (TIPS) tager en anden tilgang og bruger temperaturændringer for at drive faseseparationsprocessen. Denne metode bruger et fortyndingsmiddel, der er helt blandbar med polymeren ved høje temperaturer, og hvis opløselighed falder kraftigt ved lave temperaturer. Efter opvarmning af polymeren og fortyndingsmidlet til en homogen fase gennemgår systemet flydende væskefaseseparation eller væskesolid adskillelse ved hurtig køling eller kontrol af kølingshastigheden. Når temperaturen falder, adskilles fortyndingsmidlet og polymeren gradvist, og fortyndingsmidlet spredes i polymerfasen i form af små dråber. Fortyndingsmidlet fjernes derefter ved ekstraktion og andre metoder, hvilket efterlader en porestruktur i membranen. Præcis kontrol af parametre, såsom kølehastighed, fortyndingstype og indhold, bestemmer størrelsen, form og tilslutningsmulighed for porerne. Ved at optimere procesforholdene kan porerne arrangeres på en meget ordnet måde på membranen for at danne et ensartet porenetværk. Når den indledende porestruktur er konstrueret, er det nødvendigt at bruge mikro-nano-behandlingsteknologier såsom fotolitografi og nanoimprint for yderligere at skære de regelmæssige porer til en gitterform. Fotolitografi udsætter selektivt membranoverfladen gennem en fotomask for at forårsage en fotokemisk reaktion i det lysmodtagende område og fjerner derefter nøjagtigt en del af materialet gennem trin, såsom udvikling og ætsning til dannelse af en gitterstruktur med en specifik geometrisk form. Nanoimprinting-teknologi bruger en form med et nanoskala-mønster til at overføre mønsteret til membranoverfladen gennem mekanisk tryk, så porekanterne er nøjagtigt skåret og omformet og til sidst pænt arrangerede gitterlignende porer dannes. Disse mikro-nano-behandlingsteknologier kan kontrollere porestørrelsesfejlen på nanometerniveau, hvilket sikrer, at form, størrelse og designparametre for gitterstrukturen er meget konsistente. Formningsprocessen for den nanoskala gitterlignende porestruktur er i det væsentlige den nøjagtige manipulation af stoffets opførsel i den mikroskopiske skala. Parameterjusteringen af hvert procesforbindelse er som præcisionsskæring på molekylært niveau, fra faseseparations selvsamling af polymerer til den nøjagtige behandling af mikro-nano-strukturer, og en mikrostruktur med fremragende filtreringsydelse er konstrueret lag for lag. Denne præcisionsformede gitterpore giver ikke kun filteret muligheden for nøjagtigt at screene efter størrelse, men opnår også selektiv fastholdelse af stoffer af forskellige former gennem en unik geometrisk form, hvilket får det til at vise uovertrufne fordele inden for proteinseparation og gasoprensning. .
