三維石墨烯材料的微觀孔結構大多通過二維石墨烯整合過程中隨機出現或致孔產生，孔結構可控性及重復性差。因此，在寬孔徑范圍內實現三維石墨烯孔尺寸可控仍是難點。其次，如何有效防止石墨烯納米片在形成三維結構過程中的重新堆積、完好保持石墨烯片層性質仍是難點。

　　石墨烯被定義為：一種由碳原子以 sp2 雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。但為何還有所謂的三維石墨烯呢？近日在一場演講中聽到全國納米技術標準化技術委員會秘書長指出：石墨烯是「結構」的總稱，而石墨烯「材料」包括：單層、雙層、多層及量子點等，這樣就可以擴大解釋三維石墨烯是屬于石墨烯「材料」，可以不用「結構」的角度去從嚴解讀。

　　三維石墨烯則由二維石墨烯片整合而成，具有特定的三維微／納米結構。

　　三維石墨烯材料還具有層壓式或多孔結構，在能量存儲、催化、環境修復、傳感器和電容器等方面展現了獨特的性能，并有望作為柔性、可伸縮材料使用。