I filtri della membrana a griglia sfondano i confini delle prestazioni dei media tradizionali filtri con la loro struttura a pori simile a una griglia su scala nano. La formazione di questa struttura precisa è una profonda integrazione della scienza dei materiali e della tecnologia ingegneristica, basandosi sul massimo controllo dei parametri di processo di membrana e una regolazione precisa su scala microscopica. Dall'autoassemblaggio molecolare delle membrane polimeriche alle precise sculture di microstrutture, ogni processo pone le basi per raggiungere l'accuratezza della filtrazione a livello molecolare. Come materiale importante per Filtri della membrana a griglia , la costruzione della struttura dei pori della membrana polimerica si basa principalmente sul metodo di inversione di fase e sul metodo di separazione di fase indotta termicamente. Il metodo di inversione di fase raggiunge la crescita ordinata dei pori regolando abilmente il processo di transizione della soluzione polimerica dalla fase omogenea alla multifase. Nella fase iniziale della formazione della membrana, il polimero è uniformemente sciolto in uno specifico solvente per formare una soluzione omogenea, e quindi la soluzione viene raschiata in una membrana, rompendo l'equilibrio del sistema per precipitazione di immersione, induzione di evaporazione e altri metodi. Assumendo il metodo di precipitazione di immersione come esempio, la membrana rivestita è immersa in un bagno di coagulazione e il solvente e il coagulante subiscono rapidamente una doppia diffusione, con conseguente separazione di fase liquida-liquido o liquido-solido della soluzione polimerica. In questo processo, parametri come la velocità di evaporazione del solvente, la composizione del bagno di coagulazione e la temperatura diventano i fattori chiave che determinano la struttura dei pori. Quando il solvente evapora rapidamente e il bagno di coagulazione e il solvente hanno una forte solubilità reciproca, il polimero si aggregerà rapidamente per formare pori piccoli e densi; Al contrario, un tasso di separazione di fase più lento è favorevole alla formazione di una struttura ad alta porosità a pori grandi. Regolando con precisione questi parametri, i ricercatori possono guidare l'autoassemblaggio dei materiali polimerici per formare un array di pori regolarmente disposto, fornendo un quadro di base per la costruzione di successive strutture a griglia. Il metodo di separazione di fase indotto termicamente (TIPS) adotta un approccio diverso e utilizza variazioni di temperatura per guidare il processo di separazione delle fasi. Questo metodo utilizza un diluente completamente miscibile con il polimero ad alte temperature e la cui solubilità diminuisce bruscamente a basse temperature. Dopo aver riscaldato il polimero e il diluente in una fase omogenea, il sistema subisce una separazione di fase liquida-liquida o una separazione liquida-solida mediante raffreddamento rapido o controllando la velocità di raffreddamento. Man mano che la temperatura diminuisce, il diluente e il polimero si separano gradualmente e il diluente viene disperso nella fase polimerica sotto forma di minuscole goccioline. Il diluente viene successivamente rimosso per estrazione e altri metodi, lasciando una struttura dei pori nella membrana. Il controllo preciso di parametri come velocità di raffreddamento, tipo di diluente e contenuto determina le dimensioni, la forma e la connettività dei pori. Ottimizzando le condizioni di processo, i pori possono essere disposti in modo altamente ordinato sulla membrana per formare una rete di pori uniforme. Dopo aver costruito la struttura iniziale dei pori, è necessario utilizzare tecnologie di elaborazione micro-nano come la fotolitografia e la nanoimprint per scolpire ulteriormente i pori regolari a forma di griglia. La fotolitografia espone selettivamente la superficie della membrana attraverso una fotomasca per causare una reazione fotochimica nell'area di ricezione della luce, quindi rimuove accuratamente parte del materiale attraverso passaggi come lo sviluppo e l'attacco per formare una struttura a griglia con una forma geometrica specifica. La tecnologia di nanoimprinting utilizza uno stampo con un motivo a nanoscala per trasferire il motivo sulla superficie della membrana attraverso la pressione meccanica, in modo che i bordi dei pori vengano tagliati e rimodellati accuratamente e infine si formano pori a griglia ordinatamente disposti. Queste tecnologie di elaborazione micro-nano possono controllare l'errore della dimensione dei pori a livello di nanometro, garantendo che i parametri di forma, dimensione e progettazione della struttura della griglia siano altamente coerenti. Il processo di formazione della struttura dei pori simile a una griglia nanoscala è essenzialmente la precisa manipolazione del comportamento della materia su scala microscopica. La regolazione dei parametri di ciascun collegamento al processo è come la scultura di precisione a livello molecolare, dall'autoassemblaggio della separazione di fase dei polimeri alla precisa elaborazione di strutture micro-nano e una microstruttura con eccellenti prestazioni di filtrazione è costruita dal livello per strato. Questo poro a griglia a forma di precisione non solo fornisce al filtro la possibilità di schermare accuratamente per dimensioni, ma raggiunge anche la ritenzione selettiva di sostanze di diverse forme attraverso una forma geometrica unica, facendolo mostrare vantaggi senza pari nei campi di separazione delle proteine e purificazione del gas. $ .
