Membran difusi juga disebut" membran pemisah". Membran logam dengan struktur berpori halus. Pori-pori mikro dapat membatasi aliran udara biasa dan memungkinkan aliran difusi lewat, sehingga perbedaan massa dapat digunakan untuk pemisahan isotop. Misalnya, ketika metode difusi gas memisahkan isotop uranium, membran difusi sebagian besar terbuat dari nikel yang disinter (keramik atau polytetrafluoroethylene juga digunakan).
Ada ratusan juta pori mikro per sentimeter persegi membran, dengan diameter sekitar 0,01-0,03 mikron. Mereka harus memenuhi persyaratan proses pemisahan, dan tetap menjaga stabilitas, keandalan, dan kekuatan mekanik tertentu dalam gas proses uranium heksafluorida yang panas dan korosif. Pengembangannya adalah kunci teknis utama dari pabrik difusi gas.