德國FraunhoferInstituteforLaserTechnology(ILT)(弗勞恩霍夫激光技術研究所，專注于激光和光學技術的研究，應用領域覆蓋汽車制造、光伏、航空制造業(yè)、醫(yī)療工程等）和Coherent相干公司達成合作協(xié)議，采用Coherent相干公司的LineBeam155準分子激光加工系統(tǒng)推動大尺寸石墨烯生產。

FraunhoferILT的微米和納米結構團隊選擇采用LineBeam155對特別適用于電動汽車電池(EVB)的單層氧化石墨烯(GO)薄膜進行光還原研究。

石墨烯是一種由碳原子組成、呈六角形晶格形狀的單層納米材料，具備獨特的綜合性能，如高導電性和導熱性、可見波長內出色的透明度以及超乎想象的機械強度等，在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。石墨烯有望被使用在增強柔性電子元件和OLED顯示屏的透明導電電極方面上，此外大家期待將它用在改善手機、電動汽車等系列產品中的鋰離子電池的能量密度和充電特性等方面上。

所以，能否生產出適用于微米和納米制造工藝的大尺寸石墨烯，對于推動上述技術向工業(yè)應用發(fā)展而言至關重要。制造大尺寸石墨烯的其中一種方法是把旋涂在硅(Si)/二氧化硅(SiO2)或玻璃晶片上的單層氧化石墨烯薄膜還原。這種工藝可以通過熱還原、化學還原或光催化還原來實現(xiàn)，其中光催化還原的前景最被看好。光催化還原是指在超高純度的惰性氣體或真空狀態(tài)中將氧化石墨烯暴露在激光下的加工方法。

還原氧化石墨烯 (rGO) 電極的顯微鏡圖片

脈沖氟化氪(KrF)準分子激光器非常適用于單層氧化石墨烯薄膜的光催化還原：首先，與那些波長較長的激光相比，該激光器所產生的深紫外(DUV)248nm激光能夠讓材料實現(xiàn)更高的吸收效率，從而產生更強的非熱脫附效應，最終實現(xiàn)高效、無損的光還原。其次，該激光器輸出的激光可以形成細長的光束，因此可以快速處理大面積的材料。

基于以上原因，F(xiàn)raunhoferILT的微米和納米結構組選擇了LineBeam155激光系統(tǒng)。該系統(tǒng)由Coherent相干公司的LEAP150KKrF準分子激光器（波長248nm，輸出功率最大150W）和LineBeam光路系統(tǒng)（可實現(xiàn)155mm×0.4mm的平頂光斑）組成。搭配的運動控制系統(tǒng)可實現(xiàn)高達每分鐘5,500平方厘米的表面處理速度。另外，輸出的激光光束可以直接導入掩模燒蝕系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的激光制圖。通過改變系統(tǒng)的激光功率、脈沖重復頻率和掃描速度，可以在各種材料上進行大范圍的精密光還原、微結構制備、燒蝕和加工任務。

ILT微米和納米結構團隊的MatthiasTrenn評論道：“LineBeam激光系統(tǒng)是一款獨特的工具，讓我們可以實現(xiàn)極其精確的脈沖能量控制，并結合快速、大面積的加工速度，來實現(xiàn)高功率紫外激光系統(tǒng)的工業(yè)化批量生產能力。得益于此，我們有望用更快、更高效的方式生產石墨烯薄膜，這對我們的工作很有幫助?！?/p>

Coherent相干公司準分子產品營銷經理RalphDelmdahl補充道：“LineBeam系統(tǒng)已經在移動設備生產中證明其實力。令我們高興的是，該系統(tǒng)也能用來開發(fā)電動汽車電池，滿足更高效和更大容量的要求?！?/p>