Os filtros de membrana da grade rompem os limites de desempenho da mídia de filtro tradicional com sua estrutura de poros em forma de grade em escala nano. A formação dessa estrutura precisa é uma profunda integração da tecnologia de ciência e engenharia de materiais, contando com o controle final dos parâmetros do processo de membrana e regulação precisa na escala microscópica. Desde a auto-montagem molecular das membranas poliméricas até a escultura precisa das microestruturas, cada processo estabelece as bases para alcançar a precisão da filtração em nível molecular. Como um material importante para Filtros de membrana da grade , a construção da estrutura dos poros da membrana polimérica depende principalmente do método de inversão de fase e do método de separação de fases induzidas termicamente. O método de inversão de fase alcança o crescimento ordenado dos poros, regulando inteligentemente o processo de transição da solução de polímero de fase homogênea para multifásica. No estágio inicial da formação de membranas, o polímero é dissolvido uniformemente em um solvente específico para formar uma solução homogênea e, em seguida, a solução é raspada em uma membrana, quebrando o equilíbrio do sistema por precipitação de imersão, indução de evaporação e outros métodos. Tomando o método de precipitação de imersão como exemplo, a membrana revestida é imersa em um banho de coagulação, e o solvente e o coagulante passam rapidamente por dupla difusão, resultando em separação de fase líquido-líquido ou líquido da solução de polímero. Nesse processo, parâmetros como a taxa de evaporação do solvente, a composição do banho de coagulação e a temperatura se tornam os principais fatores que determinam a estrutura dos poros. Quando o solvente evapora rapidamente e o banho de coagulação e o solvente têm forte solubilidade mútua, o polímero se agrega rapidamente para formar poros pequenos e densos; Por outro lado, uma taxa de separação de fases mais lenta é propícia à formação de uma estrutura de alta porosidade e porto grande. Ao ajustar com precisão esses parâmetros, os pesquisadores podem orientar a auto-montagem dos materiais poliméricos para formar uma matriz de poros organizados regularmente, fornecendo uma estrutura básica para a construção de estruturas de grade subsequentes. O método de separação de fase induzido termicamente (TIPS) adota uma abordagem diferente e usa alterações de temperatura para acionar o processo de separação de fases. Este método usa um diluente que é completamente miscível com o polímero a altas temperaturas e cuja solubilidade cai acentuadamente em baixas temperaturas. Após aquecer o polímero e o diluente para uma fase homogênea, o sistema sofre separação de fase líquido-líquido ou separação líquida-sólida por resfriamento rápido ou controle da taxa de resfriamento. À medida que a temperatura diminui, o diluente e o polímero se separam gradualmente, e o diluente é disperso na fase de polímero na forma de pequenas gotículas. O diluente é posteriormente removido por extração e outros métodos, deixando uma estrutura de poros na membrana. Controle preciso de parâmetros como taxa de resfriamento, tipo de diluente e conteúdo determina o tamanho, a forma e a conectividade dos poros. Ao otimizar as condições do processo, os poros podem ser organizados de maneira altamente ordenada na membrana para formar uma rede de poros uniforme. Após a construção da estrutura inicial dos poros, é necessário usar tecnologias de processamento de micro-nano, como fotolitografia e nanoimprinting para esculpir ainda mais os poros regulares em forma de grade. A fotolitografia expõe seletivamente a superfície da membrana através de uma máscara de fotomas para causar uma reação fotoquímica na área de recebimento de luz e, em seguida, remove com precisão parte do material através de etapas como desenvolvimento e gravura para formar uma estrutura de grade com uma forma geométrica específica. A tecnologia de nanoimprinting usa um molde com um padrão em nanoescala para transferir o padrão para a superfície da membrana através da pressão mecânica, para que as bordas dos poros sejam cortadas e remodeladas com precisão e, finalmente, os poros do tipo grade organizados são formados. Essas tecnologias de processamento de micro-nano podem controlar o erro de tamanho dos poros no nível do nanômetro, garantindo que os parâmetros de forma, tamanho e design da estrutura da grade sejam altamente consistentes. O processo de formação da estrutura de poros em forma de nanoescala é essencialmente a manipulação precisa do comportamento da matéria em escala microscópica. O ajuste do parâmetro de cada link do processo é como escultura de precisão no nível molecular, desde a auto-montagem de polímeros de separação de fases até o processamento preciso de estruturas micro-nanó, e uma microestrutura com excelente desempenho de filtração é construída camada por camada. Esse poro da grade formado em precisão não apenas oferece ao filtro a capacidade de selecionar com precisão por tamanho, mas também atinge a retenção seletiva de substâncias de diferentes formas através de uma forma geométrica única, fazendo com que mostre vantagens incomparáveis nos campos de separação de proteínas e purificação de gás. .
