在过去的十年中,石墨烯在基础科学与现实应用中均表现出了重要的价值。尽管在实现高质量石墨烯的无化学成分、低温加工方面做了大量的研究工作,但是高质量和低成本地高效率原位加工高质量石墨烯的方法仍极具挑战。激光诱导石墨烯（LIG）是近年来发展起来的一种由富碳材料直接加工石墨烯的方法。在本研究中,结合理论和实验方法,系统地研究了激光诱导石墨烯制造过程中的光-材料相互作用,开发了反应分子动力学模型,揭示了激光诱导石墨烯的瞬态成形过程,并识别出控制这一过程的关键参数,探索了激光诱导氟掺杂石墨烯的新工艺,总结了激光诱导氟掺杂石墨烯成形规律,开发了一款高效率柔性焦耳热除冰器件。根据反应分子动力学仿真预测,开发了一套利用皮秒紫外激光器在室温和常压下直接加工氟掺杂石墨烯的系统。利用含氟乙烯（FEP）和聚酰亚胺（PI）在激光激发下的极具差异的光谱响应,在FEP涂层与PI界面形成了高温高压环境,加工出氟掺杂石墨烯（FLIG）,并对其润湿特性及导电性能进行了精细的表征。结果表明,FLIG具有优异超疏水性与高导电性。这种方法攻克了传统方法需要多步骤加工和需要特定气氛环境等难题。高导电率和超疏水FLIG在构建柔性器件电极等方面具有巨大的潜力。为了寻找加工高质量FLIG的最优参数空间,提出了一种采用机器学习辅助优化激光加工过程的办法。对加工过程中激光功率、扫描速度、扫描间隔与离焦量等可变参数与FLIG质量综合指标之间的复杂关系进行了建模,获得了激光加工最优质量氟掺杂石墨烯的狭窄工艺参数窗口。当激光功率为3.4 W,扫描速度为180 mm/s,扫描间隔为3mm,离焦量为5 mm时,能够获得同时具有优异导电性能与疏水性能的FLIG。利用具有优异导电性能与疏水性能的FLIG,研制了焦耳热除冰加热器,其功率密度达到214℃·（88）~2/(2,具有高电热性能,能够实现快速加热并保持疏水性。实验表明该除冰器的除冰效率是未掺杂LIG基除冰加热器的7倍。本文对激光诱导石墨烯及超疏水高导电氟掺杂石墨烯的成形成性机理进行了研究。提出了界面激光诱导氟掺杂石墨烯方法,搭建了相应的实验系统,加工出了氟掺杂石墨烯。并利用机器学习的方法优化氟掺杂石墨烯工艺,对激光诱导石墨烯及其器件开发、激光加工领域具有参考价值。