A diffúziós membránt &-nek is nevezik; elválasztó membrán". Finom porózus szerkezetű fém membrán. A mikropórusok korlátozhatják a szokásos légáramlást, és lehetővé teszik a diffúziós áramlás áthaladását, így a tömegkülönbség felhasználható az izotóp-leválasztáshoz. Például amikor a gázdiffúziós módszerrel uránizotópokat választanak el, a diffúziós membrán többnyire szinterezett nikkelből készül (kerámiát vagy politetrafluor-etilént is használnak).
A membrán négyzetcentiméterén több száz millió mikropórus található, amelyek átmérője körülbelül 0,01-0,03 mikron. Meg kell felelniük az elválasztási eljárás követelményeinek, és meg kell őrizniük a stabilitást, a megbízhatóságot és bizonyos mechanikai szilárdságot a forró és korrozív urán-hexafluorid technológiai gázban. Ennek fejlesztése a gázdiffúziós üzem fő műszaki kulcsa.