Los filtros de la membrana de la cuadrícula rompen los límites de rendimiento de los medios filtrantes tradicionales con su estructura de poro de cuadrícula nano escala. La formación de esta estructura precisa es una integración profunda de la ciencia de los materiales y la tecnología de ingeniería, que se basa en el control final de los parámetros del proceso de membrana y la regulación precisa a escala microscópica. Desde el autoensamblaje molecular de las membranas de polímeros hasta la talla precisa de microestructuras, cada proceso sienta las bases para lograr la precisión de filtración a nivel molecular. Como un material importante para Filtros de membrana de la cuadrícula , La construcción de la estructura de poro de la membrana de polímero se basa principalmente en el método de inversión de fase y el método de separación de fase inducido térmicamente. El método de inversión de fase logra un crecimiento ordenado de poros al regular hábilmente el proceso de transición de la solución de polímero de la fase homogénea a la multifásica. En la etapa inicial de la formación de membrana, el polímero se disuelve uniformemente en un disolvente específico para formar una solución homogénea, y luego la solución se raspa en una membrana, rompiendo el equilibrio del sistema por precipitación de inmersión, inducción de evaporación y otros métodos. Tomando el método de precipitación de inmersión como ejemplo, la membrana recubierta se sumerge en un baño de coagulación, y el disolvente y el coagulante experimentan rápidamente una doble difusión, lo que resulta en una separación de fase líquido o líquido-líquido de la solución de polímero. En este proceso, parámetros como la tasa de evaporación del solvente, la composición del baño de coagulación y la temperatura se convierten en los factores clave que determinan la estructura de los poros. Cuando el solvente se evapora rápidamente y el baño de coagulación y el solvente tienen una fuerte solubilidad mutua, el polímero se agregará rápidamente para formar poros pequeños y densos; Por el contrario, una tasa de separación de fases más lenta es propicio para la formación de una estructura de portaidad de poro grande. Al ajustar con precisión estos parámetros, los investigadores pueden guiar el autoensamblaje de los materiales de polímeros para formar una matriz de poros dispuestas regularmente, proporcionando un marco básico para la construcción de estructuras de cuadrícula posteriores. El método de separación de fases inducido térmicamente (TIPS) adopta un enfoque diferente y utiliza cambios de temperatura para impulsar el proceso de separación de fases. Este método utiliza un diluyente que es completamente miscible con el polímero a altas temperaturas y cuya solubilidad cae bruscamente a bajas temperaturas. Después de calentar el polímero y el diluyente a una fase homogénea, el sistema experimenta separación de fases líquido-líquido o separación líquida-sólida mediante un enfriamiento rápido o controlando la velocidad de enfriamiento. A medida que disminuye la temperatura, el diluyente y el polímero se separan gradualmente, y el diluyente se dispersa en la fase de polímero en forma de pequeñas gotas. El diluyente se elimina posteriormente por extracción y otros métodos, dejando una estructura de poro en la membrana. El control preciso de parámetros como la velocidad de enfriamiento, el tipo de diluyente y el contenido determina el tamaño, la forma y la conectividad de los poros. Al optimizar las condiciones del proceso, los poros se pueden organizar de manera altamente ordenada en la membrana para formar una red de poros uniforme. Después de construir la estructura de poro inicial, es necesario usar tecnologías de procesamiento de micro-nano, como fotolitografía y nanoimpresión para tallar aún más los poros regulares en forma de cuadrícula. La fotolitografía expone selectivamente la superficie de la membrana a través de una fotomástica para causar una reacción fotoquímica en el área de recepción de luz, y luego elimina con precisión parte del material a través de pasos como el desarrollo y el grabado para formar una estructura de cuadrícula con una forma geométrica específica. La tecnología NanoImprinting utiliza un molde con un patrón a nanoescala para transferir el patrón a la superficie de la membrana a través de la presión mecánica, de modo que los bordes de los poros se cortan y reformulan con precisión, y finalmente se forman poros similares a la red. Estas tecnologías de procesamiento de micro-nano pueden controlar el error de tamaño de poro a nivel de nanómetro, asegurando que la forma, el tamaño y los parámetros de diseño de la estructura de la cuadrícula sean muy consistentes. El proceso de formación de la estructura de poros en forma de cuadrícula a nanoescala es esencialmente la manipulación precisa del comportamiento de la materia a escala microscópica. El ajuste de parámetros de cada enlace de proceso es como la talla de precisión a nivel molecular, desde el autoensamblaje de separación de fases de polímeros hasta el procesamiento preciso de estructuras micro-nano, y una microestructura con excelente rendimiento de filtración se construye capa por capa. Este poro de cuadrícula formado por precisión no solo le da al filtro la capacidad de detectar con precisión el tamaño, sino que también logra una retención selectiva de sustancias de diferentes formas a través de una forma geométrica única, lo que hace que muestre ventajas incomparables en los campos de la separación de proteínas y la purificación de gas. .
