A rácsmembránszűrők átlépik a hagyományos szűrő táptalaj teljesítményhatárát nano méretű rácsszerű pórusszerkezetükkel. Ennek a pontos struktúrának kialakulása az anyagtudomány és a mérnöki technológia mély integrációja, a membrán folyamat paramétereinek végső szabályozására és a pontos szabályozásra támaszkodva a mikroszkopikus skálán. A polimer membránok molekuláris öngyűjtésétől a mikroszerkezetek pontos faragásáig mindegyik folyamat megalapozza a molekuláris szintű szűrési pontosság elérését. Mint fontos anyag a rácsmembránszűrők , a polimer membrán pórusszerkezetének felépítése elsősorban a fázis inverziós módszerére és a termikusan indukált fázis elválasztási módszerre támaszkodik. A fázis -inverziós módszer a pórusok rendezett növekedését éri el azáltal, hogy okosan szabályozza a polimer oldat átmeneti folyamatát a homogén fázisból a többfázisba. A membránképződés kezdeti szakaszában a polimert egyenletesen feloldják egy specifikus oldószerben, hogy homogén oldatot képezzenek, majd az oldatot egy membránba kapcsolják, megszakítva a rendszer egyensúlyát merítés csapadékkal, párolgási indukcióval és egyéb módszerekkel. A merítési csapadék módszerét példaként véve a bevont membránt egy koagulációs fürdőbe merítik, és az oldószer és a koaguláns gyorsan kettős diffúzión megy keresztül, ami folyadék-liquid vagy folyadék-szilárd fázis elválasztást eredményez a polimer oldatban. Ebben a folyamatban olyan paraméterek, mint például az oldószer párolgási sebessége, a koagulációs fürdő összetétele és a hőmérséklet, a pórusszerkezetet meghatározó kulcsfontosságú tényezőkké válnak. Amikor az oldószer gyorsan elpárolog, és a koagulációs fürdő és az oldószer erős kölcsönös oldhatósággal rendelkezik, a polimer gyorsan összesítve, hogy kicsi és sűrű pórusokat képezzen; Ezzel szemben a lassabb fázis elválasztási sebesség elősegíti a nagy pórusos, nagy porlasztási struktúra kialakulását. Ezeknek a paramétereknek a pontos beállításával a kutatók a polimer anyagok öngyűjtését rendszeresen elrendezett pórus-tömb kialakításához vezethetik, amely alapvető keretet biztosít a későbbi rácsszerkezetek felépítéséhez. A termikusan indukált fáz -elválasztási módszer (TIPS) eltérő megközelítést alkalmaz, és a hőmérsékleti változásokat alkalmazza a fázis elválasztási folyamatának meghajtására. Ez a módszer olyan hígítószert használ, amely teljesen elegyezik a polimerrel magas hőmérsékleten, és amelynek oldhatósága alacsony hőmérsékleten élesen csökken. A polimer és a hígító hígító fázisba történő melegítése után a rendszer folyadék-folyadék-fázis elválasztáson vagy folyadék-szilárd elválasztáson megy keresztül gyors hűtéssel vagy a hűtési sebesség szabályozásával. Ahogy a hőmérséklet csökken, a hígítószer és a polimer fokozatosan elkülönül, és a hígítószer a polimer fázisban diszpergálódik apró cseppek formájában. A hígítószert később extrahálással és más módszerekkel távolítják el, így a pórusszerkezetet a membránban hagyják. A paraméterek, például a hűtési sebesség, a hígítószer típusa és a tartalom pontos szabályozása meghatározza a pórusok méretét, alakját és összekapcsolhatóságát. A folyamat körülményeinek optimalizálásával a pórusokat nagyon rendezett módon lehet elrendezni a membránban, hogy egységes pórushálózatot képezzenek. A kezdeti pórusszerkezet felépítése után a mikro-nano-feldolgozási technológiákat, például a fotolitográfiát és a nanoimprinting-et kell használni, hogy a szokásos pórusokat rács alakúvá tegyék. A fotolitográfia szelektíven kiteszi a membránfelületet egy fotomaszkon keresztül, hogy fotokémiai reakciót váltson ki a fény-fogadó területen, majd pontosan távolítsa el az anyag egy részét olyan lépések révén, mint a fejlődés és a maratás, hogy egy adott geometriai alakú rácsszerkezetet képezzenek. A nano-nyomtatás technológiája nanoméretű mintázatú penész használja a mintát a membrán felületére a mechanikai nyomáson keresztül, hogy a pórus széleit pontosan vágják és átalakítsák, és végül szépen elrendezett rácsszerű pórusok képződnek. Ezek a mikro-nano-feldolgozási technológiák nanométer szintjén szabályozhatják a pórusméret-hibát, biztosítva, hogy a rácsszerkezet alakja, mérete és tervezési paraméterei rendkívül konzisztensek legyenek. A nanoméretű rácsszerű pórusszerkezet kialakítási folyamata lényegében az anyag viselkedésének pontos manipulálása mikroszkopikus skálán. Az egyes folyamatkapcsolatok paraméter-beállítása olyan, mint a precízis faragás a molekuláris szinten, a polimerek fázis elválasztásának önszerelésétől a mikro-nano-struktúrák pontos feldolgozásáig, és a kiváló szűrési teljesítményű mikroszerkezetet réteg szerint készítik. Ez a precíziósan kialakított rácsos pórus nemcsak a szűrő számára lehetővé teszi a pontos szűrés méretét, hanem a különböző formájú anyagok szelektív visszatartását is eléri az egyedi geometriai alak révén, így páratlan előnyöket mutat a fehérje elválasztás és a gáztisztítás területén.
