Difuzijska membrana se također naziva"razdvojna membrana". Metalna membrana s finom poroznom strukturom. Mikropore mogu ograničiti uobičajeni protok zraka i dopustiti protok difuzije da prođe, tako da se razlika mase može koristiti za odvajanje izotopa. Na primjer, kada se metodom plinske difuzije odvajaju izotopi urana, difuzijska membrana je uglavnom izrađena od sinteriranog nikla (koristi se i keramika ili politetrafluoroetilen).
Postoje stotine milijuna mikropora po kvadratnom centimetru membrane, promjera od oko 0,01-0,03 mikrona. Moraju ispunjavati zahtjeve procesa odvajanja, a i dalje održavati stabilnost, pouzdanost i određenu mehaničku čvrstoću u vrućem i korozivnom procesnom plinu uranij-heksafluorida. Njegov razvoj glavni je tehnički ključ postrojenja za difuziju plina.