Izgara membran filtreleri, geleneksel filtre ortamının performans sınırlarını nano ölçekli ızgara benzeri gözenek yapılarıyla kırar. Bu kesin yapının oluşumu, membran süreç parametrelerinin nihai kontrolüne ve mikroskobik ölçekte hassas düzenlemeye dayanan malzeme bilimi ve mühendislik teknolojisinin derin bir entegrasyonudur. Polimer membranların moleküler kendi kendine toplanmasından mikro yapıların kesin oymasına kadar, her işlem moleküler düzeyde filtrasyon doğruluğuna ulaşmanın temelini oluşturur. İçin önemli bir malzeme olarak ızgara membran filtreleri , polimer membran gözenek yapısının yapımı esas olarak faz inversiyon yöntemine ve termal olarak indüklenen faz ayırma yöntemine dayanır. Faz inversiyon yöntemi, polimer çözeltisinin homojen fazdan çok fazına geçiş sürecini akıllıca düzenleyerek gözeneklerin düzenli olarak büyümesini sağlar. Membran oluşumunun ilk aşamasında, polimer homojen bir çözelti oluşturmak için spesifik bir çözücü içinde eşit olarak çözünür ve daha sonra çözelti, daldırma yağış, buharlaşma indüksiyonu ve diğer yöntemlerle sistem dengesini kırarak bir membrana kazınır. Daldırma yağış yöntemini örnek olarak alarak, kaplanmış membran bir pıhtılaşma banyosuna daldırılır ve çözücü ve pıhtılaşan hızla çift difüzyon geçirir, bu da polimer çözeltisinin sıvı-sıvı veya sıvı-katı faz ayrılmasına neden olur. Bu işlemde, çözücünün buharlaşma oranı, pıhtılaşma banyosunun bileşimi ve sıcaklık gibi parametreler gözenek yapısını belirleyen anahtar faktörler haline gelir. Çözücü hızlı bir şekilde buharlaştığında ve pıhtılaşma banyosu ve çözücü güçlü karşılıklı çözünürlüğe sahip olduğunda, polimer küçük ve yoğun gözenekler oluşturmak için hızla toplanır; Tersine, daha yavaş bir faz ayırma oranı, büyük gözenekli, yüksek poroziteli bir yapının oluşumuna elverişlidir. Bu parametreleri tam olarak ayarlayarak, araştırmacılar polimer malzemelerin kendi kendine montajını düzenli olarak düzenlenmiş bir gözenek dizisi oluşturmak için yönlendirebilir ve sonraki ızgara yapılarının inşası için temel bir çerçeve sağlar. Termal olarak indüklenen faz ayırma yöntemi (ipuçları) farklı bir yaklaşım benimser ve faz ayırma işlemini yönlendirmek için sıcaklık değişikliklerini kullanır. Bu yöntem, yüksek sıcaklıklarda polimer ile tamamen karışabilir ve çözünürlüğü düşük sıcaklıklarda keskin bir şekilde düşen bir seyreltici kullanır. Polimeri ve seyrelticiyi homojen bir faza ısıttıktan sonra, sistem hızlı soğutma veya soğutma hızını kontrol ederek sıvı-sıvı faz ayrılmasına veya sıvı-katı ayrılmasına maruz kalır. Sıcaklık azaldıkça, seyreltici ve polimer yavaş yavaş ayrılır ve seyreltici, polimer fazında küçük damlacıklar şeklinde dağılır. Seyreltici daha sonra ekstraksiyon ve diğer yöntemlerle çıkarılır ve zarda bir gözenek yapısı bırakır. Soğutma hızı, seyreltici tip ve içerik gibi parametrelerin kesin kontrolü, gözeneklerin boyutunu, şeklini ve bağlantısını belirler. İşlem koşullarını optimize ederek, gözenekler, muntazam bir gözenek ağı oluşturmak için membranda yüksek derecede düzenli bir şekilde düzenlenebilir. İlk gözenek yapısı oluşturulduktan sonra, normal gözenekleri bir ızgara şekline daha fazla oymak için fotolitografi ve nanoimprinting gibi mikro-nano işleme teknolojilerinin kullanılması gerekir. Fotolitografi, hafif bir alanda fotokimyasal reaksiyona neden olmak için membran yüzeyini bir fotomask yoluyla seçici olarak ortaya çıkarır ve daha sonra belirli bir geometrik şekle sahip bir ızgara yapısı oluşturmak için malzemenin bir kısmını gelişim ve aşındırma gibi adımlar yoluyla doğru bir şekilde kaldırır. Nanoimprinting teknolojisi, deseni mekanik basınç yoluyla membran yüzeyine aktarmak için nano ölçekli bir kalıp kullanır, böylece gözenek kenarları doğru bir şekilde kesilir ve yeniden şekillendirilir ve son olarak düzgün bir şekilde düzenlenmiş ızgara benzeri gözenekler oluşur. Bu mikro-nano işleme teknolojileri, nanometre düzeyinde gözenek boyutu hatasını kontrol edebilir, böylece ızgara yapısının şekli, boyutu ve tasarım parametrelerinin oldukça tutarlı olmasını sağlar. Nano ölçekli ızgara benzeri gözenek yapısının biçimlendirme işlemi, esasen mikroskobik ölçekte maddenin davranışının kesin manipülasyonudur. Her işlem bağlantısının parametre ayarı, polimerlerin faz ayrılmasından mikro-nano yapılarının kesin işlenmesine kadar moleküler seviyede hassas oyma gibidir ve mükemmel filtrasyon performansına sahip bir mikroyapı tabakaya göre oluşturulur. Bu hassas oluşturulmuş ızgara gözenek, filtreye sadece boyuta göre doğru bir şekilde tarama yapma yeteneği vermekle kalmaz, aynı zamanda farklı formlardaki maddelerin seçici olarak tutulmasını benzersiz bir geometrik şekil yoluyla elde ederek protein ayırma ve gaz saflaştırma alanlarında eşsiz avantajlar göstermesini sağlar. .
