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膜结构的主要组成部分是膜材料，这些材料由基布和涂层两部分构成。基布通常选用聚酯纤维和玻璃纤维，而涂层材料则多为聚氯乙烯（PVC）和聚四氟乙烯（PTFE）。在膜材料中，常见的类型包括PVC膜材、PTFE膜材以及ETFE膜材。
PVC膜材是由聚酯纤维外层涂覆聚氯乙烯（PVC）而成，为了提升其性能，常在其表面添加一层聚偏四氟乙烯（PVDF）涂层。这一举措可以显著增强膜材的抗老化能力及自洁能力，其使用寿命大约可达到25年。基于PVC膜材建造的膜结构通常被归类为半建筑。
而PTFE膜材则是采用玻璃纤维涂覆聚四氟乙烯（Teflon），这种材料具备高强度、较大的弹性模量及优良的自洁和耐久性能，且耐火能力出色。但PTFE膜材的价格相对较高，其制作和裁剪要求也较为严格，通常寿命可以达到30年以上，非常适合用在全建筑中。
ETFE膜材作为建筑结构中的第三大膜材类型，由乙烯四氟乙烯共聚物（Ethyiene-tetrafluoe thylene）制成，兼具聚四氟乙烯的优良性能及乙烯的易加工性，同时具备耐溶剂和耐辐射的特性。在国外的一些体育场馆和温室中，ETFE膜材得到了广泛应用。尽管我国膜材结构建筑的设计与施工起步较晚，但目前大部分膜工程仍然采用PVC膜材，少数使用PTFE膜材，而ETFE膜材在我国于2008年奥运场馆建设中则逐渐成为一种受欢迎的材料。
