石墨烯材料由碳元素組成，是典型的二維材料，厚度不到1納米，是所有SP2結構碳材料的基本單元，可以圍成零維結構的C60材料，也可卷曲成一維結構的碳納米管，還可以通過規整的AB方式堆垛成石墨材料。

　　濕化學制備技術是采用硫酸和高錳酸鉀等氧化劑，將石墨氧化插層，剝離出氧化石墨烯，然后將氧化石墨烯自組裝，實現石墨烯的連接。制備的塊體材料在冷凍過程形成冰晶，進行造孔，通過冷凍干燥制備出三維石墨烯。

　　為了進一步提升三維石墨烯的力學強度和導電性，研究人員采用化學氣相沉積技術制備三維石墨烯，在高溫條件下直接在多孔模板表面生長石墨烯，去除模板后冷凍干燥，制備出三維石墨烯。這種方法制備出的石墨烯具有超輕、超彈的特性，微結構調控靈活，可規模化制備，力學和電學性能非常優異。

　　三維石墨烯具有豐富的微納結構，顯示出優異的超疏水特性，小水滴可以在其表面自由地滾動而不會進入其內部。這種特性使三維石墨烯具備自清潔功能，可以使水下油滴進行定向運輸和收集，實現油水分離。