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膜结构的膜材料通常由基布和涂层两部分构成。基布一般采用聚酯纤维和玻璃纤维，而涂层材料则主要是聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（Teflon）。常见的膜材分为PVC膜材、PTFE膜材和ETFE膜材三大类。
PVC膜材是将聚酯纤维涂覆于聚氯乙烯（PVC）上，以提升其性能。通过在其表面涂上一层聚偏四氟乙烯（PVDF）涂层，可以显著提高其抗老化能力和自洁性能，使得其使用寿命可达到约25年。采用PVC膜材建造的膜结构多为半结构建筑。
PTFE膜材采用玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯（Teflon），其具有高强度、大弹性模量、自洁性好、耐久性强及耐火性能优良等特性。然而，其造价较高，且不易折叠，对裁剪和制作的精度要求较高，预计寿命可达30年以上，一般适用于结构建筑。
ETFE膜材（乙烯四氟乙烯共聚物）结合了聚四氟乙烯的优良性能和乙烯的易加工特性，并具备耐溶剂和耐辐射的特性。ETFE膜材是继PVC膜材与PTFE膜材之后，在建筑结构中广泛应用的第三大类产品，已在海外的体育场馆及温室中得到应用。
尽管我国膜材结构建筑设计和施工起步较晚，但目前大量膜工程依旧采用PVC膜材，少量使用PTFE膜材，而ETFE膜材在我国的应用相对较少。然而，在2008年北京奥运场馆建设中，ETFE膜材逐渐成为了受欢迎的建筑材料。
