Дифузионната мембрана се нарича още"разделителна мембрана". Метална мембрана с фина пореста структура. Микропорите могат да ограничат обикновения въздушен поток и да позволят на дифузионния поток да премине, така че разликата в масата може да се използва за изотопно разделяне. Например, когато методът на газова дифузия разделя изотопи на уран, дифузионната мембрана се изработва предимно от синтерован никел (използват се също керамика или политетрафлуоретилен).
На квадратен сантиметър от мембраната има стотици милиони микропори, с диаметър около 0,01-0,03 микрона. Те трябва да отговарят на изискванията на процеса на разделяне и да поддържат стабилност, надеждност и определена механична якост в горещия и корозивен технологичен газ от уран хексафлуорид. Неговото развитие е основният технически ключ на газодифузионната инсталация.