三维石墨烯（3D石墨烯）是由二维石墨烯在宏观尺度上构成的一种新型碳纳米材料。三维石墨烯具有比表面积高、力学性能优异、超高导电率、导热系数高等特点，在热界面材料、数据中心、新能源、建筑、电化学储能、环境修复、航天航空、超级电容器、可伸缩导体、医用载体等领域具有广阔应用前景。
石墨烯是一种以碳原子sp2杂化组成的二维材料。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料，但由于其结构特殊，石墨烯在聚合物基体内的分散性、导热性较差，且石墨烯表面易存在空洞、裂痕、边缘、杂原子等形貌缺陷，导致石墨烯应用效果常不及预期。在此背景下，三维石墨烯凭借优良性能及结构特点受到越来越多的市场关注。
发展到目前，全球已开发出多种三维石墨烯制备技术，包括固体碳源生长法、交联法、氧化石墨烯（GO）自组装法、化学还原法、3D打印法、3D模板装配法、化学气相沉积（CVD）法等。三维石墨烯制备技术多样，但现有技术多存在成本高、结构稳定性差、过程复杂、晶化程度低等缺点，不利于三维石墨烯大规模量产，未来高质量、可量产、成本低的三维石墨烯制备技术仍将是行业研究重点方向。
三维石墨烯市场发展时间较短，但基于其优异性能及应用潜力，三维石墨烯市场研发热情较高。在复合材料方面，三维石墨烯通过与金属泡沫、碳基材料、无机纳米材料等材料复合使用，这不仅可优化三维石墨烯性能，还有望扩展其应用场景；在产品方面，三维石墨烯相关产品有三维石墨烯泡沫、三维石墨烯防雾霾口罩、三维石墨烯电池、3D石墨烯导热膜等。
根据新思界产业研究中心发布的《
2022-2026年三维（3D）石墨烯行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，目前国内市场上应用石墨烯导热膜的手机厂商较少，主要包括华为、小米等，其中华为新品P40采用的是3D石墨烯散热膜。在5G时代下，移动终端散热性能要求将不断提升，3D石墨烯导热膜市场有望迎来发展机遇，预计2027年，全球3D石墨烯导热膜市场将增长至10亿美元。
新思界
行业分析人士表示，作为新型材料，三维石墨烯具有多种优良性能，在航天航空、消费电子、数据中心、环境修复等领域应用前景广阔。三维石墨烯研发热情高，制备技术日渐丰富，但现有技术多不能实现其规模化、低成本生产，未来三维石墨烯市场商业化应用仍有待开发。
