Difuzijska membrana se imenuje tudi"ločevalna membrana". Kovinska membrana s fino porozno strukturo. Mikropore lahko omejijo običajni pretok zraka in omogočijo prehod difuzijskega toka, tako da se lahko razlika v masi uporabi za ločevanje izotopov. Na primer, ko se s plinsko difuzijsko metodo ločuje izotope urana, je difuzijska membrana večinoma izdelana iz sintranega niklja (uporablja se tudi keramika ali politetrafluoroetilen).
Na kvadratni centimeter membrane je na stotine milijonov mikropor s premerom približno 0,01-0,03 mikrona. Izpolnjevati morajo zahteve postopka ločevanja in še vedno ohranjati stabilnost, zanesljivost in določeno mehansko trdnost v vročem in korozivnem procesnem plinu uranovega heksafluorida. Njen razvoj je glavni tehnični ključ plinske difuzijske naprave.