Učinkovitost ločevanja in življenjska doba ultrafiltracijskih membran iz votlih vlaken sta v osnovi odvisna od izbire materiala in optimizacije delovanja. Trenutno glavni industrijski materiali spadajo v dve kategoriji: organski polimeri in anorganska keramika, od katerih ima vsak svoje značilnosti in primernost za različne scenarije uporabe.
Organski polimerni materiali so najbolj razširjeni zaradi enostavne obdelave in nizkih stroškov. Tipičen primer je polisulfon (PSF), ki ima odlično mehansko trdnost in kemično stabilnost, širok temperaturni razpon (-10 stopinj do 80 stopinj) in dobro odpornost proti večini kislin, alkalij in oksidantov, ki se pogosto uporablja kot nosilna plast osnovne membrane. Polietersulfon (PES) se odlikuje po hidrofilnosti in fluksu, zaradi nizkih lastnosti adsorpcije beljakovin pa se pogosto uporablja v biofarmacevtiki ter čiščenju hrane in pijače. Poliakrilonitril (PAN) ima močno hidrofilnost in dobro sposobnost proti obraščanju, primeren za čiščenje zaoljenih odpadnih voda ali vodnih virov z nizko-motnostjo. Celulozni acetat (CA) ima odlično biokompatibilnost in so ga sprva uporabljali za farmacevtsko čiščenje, vendar sta njegova temperaturna in pH prilagodljivost razmeroma šibka, zato ga postopoma nadomeščajo novejši materiali. Modificirani poliviniliden fluorid (PVDF), ki se je pojavil v zadnjih letih, povečuje hidrofilnost z mešanjem ali površinskim cepljenjem, hkrati pa izkazuje dolgoročno -stabilnost proti močnim kislinam in alkalijam ter oksidaciji klora, zaradi česar je prednostna izbira pri čiščenju vode višjega cenovnega razreda.
Inorganic materials, represented by ceramics such as alumina and zirconium oxide, are suitable for material separation under extreme conditions due to their ultra-high mechanical strength, high temperature resistance (>200 stopinj) in močno odpornostjo proti koroziji, kot je obdelava fermentacijske brozge pri visoki-temperaturi ali čiščenje močnih kislinskih/alkalijskih medijev. Vendar pa njihovi visoki proizvodni stroški in krhkost omejujejo njihovo-široko uporabo.
Izbira materiala zahteva celovito upoštevanje značilnosti dovodne tekočine, delovnih pogojev in ekonomičnosti: organske membrane se odlikujejo po prožnosti in stroškovni-učinkovitosti ter prevladujejo pri običajni obdelavi vode in predelavi hrane; anorganske membrane pa se zaradi svoje trajnosti uvrščajo v specializirana področja. V prihodnosti bo optimizacija lastnosti materiala s tehnologijami, kot sta nanokompozitiranje in biomimetična modifikacija, dodatno razširila meje uporabe ultrafiltracijskih membran iz votlih vlaken in tako zagotovila boljše rešitve za ločevanje kompleksnih sistemov.
