據麥姆斯咨詢介紹，從智能手機中的健身計步功能，到我們汽車中的防滑控制和導航功能，我們在日常生活中正使用著數十、上百種MEMS微型器件。這些MEMS器件正以無數種方式改善我們的生活，但為我們帶來便利的同時也對環境造成了巨大傷害。

MEMS生產技術或微機械加工技術，最初是為了制造硅集成電路而開發的。這項技術徹底革新了電路的微型化，使功能強大的計算機從半個世紀前的房子大小，縮小到我們今天能夠放進口袋里的智能手機。硅基MEMS制造工藝成本高，能源密集（需要高溫，并使用危險化學品，如氫氟酸等）。到2020年，硅基MEMS市場規模預計將增長到200億美元。這些增長大部分來自對射頻MEMS和生物醫療傳感器的需求推動。對于這個快速增長的市場，人們對硅基MEMS的成本和潛在環境影響提出了擔憂。

但是，如果MEMS微加工能夠變得經濟、節能、環保，并利用可再生資源甚至廢料，那該多好！據麥姆斯咨詢報道，Auburn University（美國奧本大學）的化學工程師在這一方向取得了進展。奧本大學研究人員在Applied Materials＆Interfaces上發表的最新文章（“Microelectromechanical Systems from Aligned Cellulose Nanocrystal Films”），介紹了從廢棄生物質中提取的納米微晶纖維素（Cellulose Nanocrystal, CNC）如何用于生產具有與硅器件類似特性的功能性MEMS器件。

該團隊在文章中稱，懸臂梁陣列、雙端固支梁、殘余應變計和機械強度計等可驅動的標準MEMS器件，可通過剪切對齊的納米微晶纖維素（CNC）薄膜進行低溫制造。這些器件的特征尺寸可小至6um，具有各向異性的力學性能。這項研究工作由奧本大學化學工程系教授Virginia Davis和Robert Ashurst，以及他們的合作伙伴Clemson University（克萊姆森大學）副教授Christopher Kitchens的研究小組領導。

該專利工藝中使用的低溫、水處理和等離子蝕刻工藝，意味著MEMS器件現在可以使用比以前更加可持續的加工方法，由可再生材料制成。其他研究人員也在尋求替代硅基MEMS的材料，但常常會受到材料特性的限制。相比之下，CNC卓越的機械性能和易加工性，使Auburn和Clemson研究團隊能夠制造媲美典型硅基MEMS的標準器件和小特征尺寸。

他們利用硅材料三分之一的CNC材料，實現了相同的機械性能。此外，該制造方法能夠實現相比其他材料更可調的光學和機械性能，并且可以調整表面化學性質，實現要求浸沒流體的應用。“這項技術不僅為滿足不斷增長的MEMS和傳感器市場需求，提供了一種更可持續的發展路徑，它還可以使進入市場或開發新型診斷器件的廠商，無需傳統MEMS生產所需要的大量投資和時間。

這對于我們為新興需求快速開發和應用新型診斷器件至關重要，包括蚊子傳播的病毒，其他疾病以及食物和水供應中出現的污染物等，”Davis說。到目前為止，該研究已獲得兩項可提供許可的專利。未來的研究重點是將該技術應用于生物和化學檢測中的兩個特定挑戰。具體而言，研究團隊感興趣的應用包括：快速、簡便且能同時檢測多種癌癥生物標志物，以及檢測食品和水供應中新出現的污染物。