Grid-membraanfilters doorbreken de prestatiegrenzen van traditionele filtermedia met hun nanoschaal roosterachtige poriënstructuur. De vorming van deze precieze structuur is een diepe integratie van materiaalwetenschap en technische technologie, die afhankelijk is van de ultieme controle van membraanprocesparameters en precieze regulatie op microscopische schaal. Van de moleculaire zelfassemblage van polymeermembranen tot de precieze snijwerk van microstructuren, elk proces legt de basis voor het bereiken van de filtratienauwkeurigheid op moleculair niveau. Als een belangrijk materiaal voor roostermembraanfilters , De constructie van polymeermembraanporiestructuur is voornamelijk afhankelijk van fase -inversiemethode en thermisch geïnduceerde fasescheidingsmethode. De fase -inversiemethode bereikt de ordelijke groei van poriën door het overgangsproces van polymeeroplossing slim te reguleren van homogene fase tot meerdere daksen. In de beginfase van membraanvorming wordt het polymeer uniform opgelost in een specifiek oplosmiddel om een homogene oplossing te vormen, en vervolgens wordt de oplossing in een membraan geschraapt, waardoor de systeembalans worden doorbreekt door onderdompeling, verdampingsinductie en andere methoden. Als een voorbeeld van de onderdompelingsneerslag als voorbeeld wordt het gecoate membraan ondergedompeld in een coagulatiebad en het oplosmiddel en het stollingsmiddel ondergaan snel dubbele diffusie, resulterend in vloeistof-vloeistof of vloeistof-solide fasescheiding van de polymeeroplossing. In dit proces worden parameters zoals de verdampingssnelheid van het oplosmiddel, de samenstelling van het coagulatiebad en de temperatuur de belangrijkste factoren die de poriestructuur bepalen. Wanneer het oplosmiddel snel verdampt en het coagulatiebad en het oplosmiddel een sterke wederzijdse oplosbaarheid hebben, zal het polymeer snel aggregeren om kleine en dichte poriën te vormen; Omgekeerd is een langzamere fasescheidingspercentage bevorderlijk voor de vorming van een grote pore, hoge porositeitsstructuur. Door deze parameters nauwkeurig aan te passen, kunnen onderzoekers de zelfassemblage van polymeermaterialen begeleiden om een regelmatig gerangschikte poriearray te vormen, wat een basiskader biedt voor de constructie van latere roosterstructuren. De thermisch geïnduceerde fasescheidingsmethode (TIPS) heeft een andere benadering en gebruikt temperatuurveranderingen om het fasescheidingsproces te stimuleren. Deze methode gebruikt een verdunningsmiddel dat volledig mengbaar is met het polymeer bij hoge temperaturen en waarvan de oplosbaarheid sterk daalt bij lage temperaturen. Na het verwarmen van het polymeer en het verdunningsmiddel tot een homogene fase, ondergaat het systeem vloeistof-vloeistof-fasescheiding of vloeistof-vaste scheiding door snelle koeling of het regelen van de koelsnelheid. Naarmate de temperatuur daalt, scheiden het verdunningsmiddel en het polymeer geleidelijk en wordt het verdunningsmiddel in de polymeerfase gedispergeerd in de vorm van kleine druppeltjes. Het verdunningsmiddel wordt vervolgens verwijderd door extractie en andere methoden, waardoor een poriënstructuur in het membraan blijft. Nauwkeurige controle van parameters zoals koelsnelheid, verdunningstype en inhoud bepaalt de grootte, vorm en connectiviteit van de poriën. Door de procesomstandigheden te optimaliseren, kunnen de poriën op een zeer geordende manier in het membraan worden gerangschikt om een uniform porienetwerk te vormen. Nadat de initiële poriënstructuur is geconstrueerd, is het noodzakelijk om micro-nano-verwerkingstechnologieën zoals fotolithografie en nano-imprinting te gebruiken om de reguliere poriën verder in een rastervorm te snijden. Fotolithografie blootstelt selectief het membraanoppervlak door een fotomasker om een fotochemische reactie in het lichtontvangstgebied te veroorzaken en verwijdert vervolgens een deel van het materiaal door stappen zoals ontwikkeling en etsen om een roosterstructuur te vormen met een specifieke geometrische vorm. Nanoimprinting-technologie maakt gebruik van een mal met een nanoschaalpatroon om het patroon over te dragen naar het membraanoppervlak door mechanische druk, zodat de porieranden nauwkeurig worden gesneden en hervormd, en uiteindelijk netjes gerangschikte roosterachtige poriën worden gevormd. Deze micro-nano-verwerkingstechnologieën kunnen de poriegroottefout op nanometerniveau regelen, waardoor de vorm, grootte en ontwerpparameters van de roosterstructuur zeer consistent zijn. Het vormingsproces van de rasterachtige poriënstructuur op nanoschaal is in wezen de precieze manipulatie van het gedrag van materie op microscopische schaal. De parameteraanpassing van elke procesverbinding is als precisie-snijwerk op moleculair niveau, van de fasescheiding zelfassemblage van polymeren tot de precieze verwerking van micro-nano-structuren, en een microstructuur met uitstekende filtratieprestaties wordt geconstrueerde laag per laag. Deze precisie-gevormde roosterporie geeft het filter niet alleen de mogelijkheid om nauwkeurig op grootte te screenen, maar bereikt ook selectief behoud van stoffen van verschillende vormen door een unieke geometrische vorm, waardoor het ongeëvenaarde voordelen vertoont op het gebied van eiwitscheiding en gaszuivering.
