三維石墨烯因其多孔立體結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的導(dǎo)電性與機(jī)械性能，被廣泛用于儲能、電催化、生物傳感等領(lǐng)域。但其制備方法的復(fù)雜性及產(chǎn)業(yè)化過程中面臨的成本與性能穩(wěn)定性問題，仍是當(dāng)前行業(yè)技術(shù)瓶頸。

在制備方面，三維石墨烯主要采用化學(xué)氣相沉積（CVD）、水熱還原、自組裝法、模板法等技術(shù)。其中模板輔助法因結(jié)構(gòu)可控性強(qiáng)而被廣泛研究，利用金屬泡沫或聚合物模板作為支撐，沉積石墨烯材料后再去除模板，形成立體框架結(jié)構(gòu)。但該方法對設(shè)備精度及反應(yīng)條件要求較高，難以規(guī)模推廣。

水熱還原法則以氧化石墨烯為前驅(qū)體，通過高溫還原生成三維結(jié)構(gòu)，工藝較簡便，適合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，但面臨石墨烯層結(jié)構(gòu)不完整、電導(dǎo)率不均的問題。CVD技術(shù)制備的三維石墨烯純度較高，但成本較高、對工藝穩(wěn)定性要求嚴(yán)苛，不利于大批量生產(chǎn)。

產(chǎn)業(yè)化方面的難點(diǎn)主要包括：一，原材料成本偏高，尤其是高純度氧化石墨烯與還原劑對價(jià)格的敏感性明顯；二，產(chǎn)線制程控制難，容易因環(huán)境條件波動(dòng)導(dǎo)致產(chǎn)品性能不一致；三，三維結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度及復(fù)合穩(wěn)定性仍需優(yōu)化，尤其是在儲能器件等長期載荷使用條件下，存在結(jié)構(gòu)坍塌風(fēng)險(xiǎn)。

因此，未來產(chǎn)業(yè)化路徑建議從低成本前驅(qū)體篩選、綠色制備路線開發(fā)、自動(dòng)化連續(xù)工藝建設(shè)等方面推進(jìn)。同時(shí)，通過多學(xué)科交叉手段實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模擬與性能預(yù)測，進(jìn)一步縮短從實(shí)驗(yàn)室到應(yīng)用端的轉(zhuǎn)化周期。