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随着微流控芯片行业的发展,微流控芯片的需求量越来越大,因此,对于其基底材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)的加工研究也日益增多。目前常用的PDMS加工方法有软光刻法和激光烧蚀技术,软光刻法会使PDMS发生扭曲变形,激光烧蚀技术生产成本高,效率低。磨料气射流加工是一种新型的微细加工技术,具有加工成本低、材料去除率高、可加工复杂微结构等优点,但磨料气射流在常温下无法加工PDMS。本文针对PDMS的加工难题,提出采用低温磨料气射流加工PDMS。根据加工要求设计并搭建了一款低温磨料气射流加工装置,对低温磨料气射流加工PDMS过程中的传热速率、材料去除机理及加工工艺进行了基础研究和探索。本文的主要研究内容如下:设计并搭建了一款低温磨料气射流加工装置。按照加工装置目标参数,依次完成了总体方案设计、射流发生器选型、冷却筒结构设计、蛇形管长度计算、喷嘴尺寸设计、运动平台设计和气源装置选型。本文搭建的低温磨料气射流加工装置具有射流温度可控、加工过程中射流参数波动范围小、加工过程自动补液、加工精度高、系统结构简单、搭建方便、易操作和安全性高等优点。在分析射流结构和PDMS玻璃化转变机理的基础上,对低温磨料气射流加工PDMS进行了传热仿真分析和材料去除机理研究。建立了低温磨料气射流加工PDMS过程中射流传热模型,计算了PDMS表面对流传热系数分布情况。仿真结果表明低温磨料气射流先将PDMS冷却至玻璃态再进行冲蚀加工,符合加工要求。利用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后的PDMS表面形貌并用能谱仪(EDS)对表面成分进行能谱分析,发现材料去除机理是塑性去除和脆性去除的结合。开展了低温磨料气射流加工PDMS实验研究。利用单因素实验,分析了各加工工艺参数(进给速度、加工距离、加工次数、冲蚀角度和磨料粒径)对加工效果的影响并解释其原因。本文通过对低温磨料气射流加工装置设计及搭建、低温磨料气射流加工PDMS理论和实验研究,为PDMS的高效率、低成本加工提供了一种新型的加工方法,对于解决PDMS加工中存在的困难具有一定的参考价值。