Membranen spielen in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik eine entscheidende Rolle, da sie in zahlreichen Anwendungen von der Filtration bis zur Energiespeicherung eingesetzt werden. Allgemein gesprochen ist eine Membran eine selektive Barriere, die bestimmte Substanzen hindurchlässt, während sie andere blockiert, und so Prozesse wie Trennung, Reinigung und Schutz ermöglicht.

Arten von Membranen

Es gibt verschiedene Arten von Membranen, die jeweils auf spezifische Funktionen zugeschnitten sind. Zellmembranen sind beispielsweise biologische Strukturen, die für die Zellfunktionen wesentlich sind, während Polymerelektrolytmembranen (wie SPEEK) in der Brennstoffzellentechnologie entscheidend sind. Fluorfreie Membranalternativen gewinnen aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit an Bedeutung.

Poröse und dichte Membranen

Membranen können auch nach ihrer Struktur klassifiziert werden. Poröse Polymermembranen besitzen mikroskopische Poren, die Substanzen durch Größenexklusion oder Adsorption hindurchlassen, was für Filtrationsprozesse von entscheidender Bedeutung ist. Im Gegensatz dazu werden dichte Membranen wie PBI-Membranen, die keine signifikante Porosität aufweisen, in der Gastrennung und in Elektrolyt-Anwendungen eingesetzt.

Fortschrittliche und spezialisierte Membranen

Innovationen haben zur Entwicklung spezialisierter Membranen geführt. Siliziumnitridmembranen werden wegen ihrer mechanischen Stärke und chemischen Stabilität in Sensoren und der Mikrofluidik eingesetzt. Ultradünne Polydopamin-Membranen bieten außergewöhnliche Durchlässigkeit und Selektivität, was sie für fortschrittliche Filtersysteme geeignet macht. Interessanterweise wurden bakterielle Zellmembranen und Purpurmembranen aufgrund ihrer natürlichen Effizienz und Funktionalität für biotechnologische Anwendungen erforscht.

Insgesamt machen die Vielseitigkeit und Machbarkeit der verschiedenen Membrantypen sie in der modernen Technologie unverzichtbar und treiben kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich voran.