三维（3D）石墨烯是由多片二维石墨烯连接在一起形成的三维蜂窝状骨架结构材料,其除具有石墨烯固有的理化性质外,3D多孔结构还使其兼具比表面积大、结构稳定不团聚、电子传导能力优越及传质快速等优良特性,在储氢、催化、传感器、超级电容器及柔性/可伸缩导电材料等领域具有较单层石墨烯更优越的性能和更广阔的应用前景。目前,化学气相沉积法（CVD）是制备3D石墨烯的主要方法。其中,CVD法使用的多孔金属模板是决定制备的石墨烯结构和性能的主要因素。传统方法制备的多孔金属模板具有随机无规孔结构,如目前常用多孔Ni泡沫具有随机不规则孔结构,且为单一元素组成,这就造成CVD模板法合成的3D石墨烯材料具有随机无规孔结构,表现出宏、微观结构不可控、性能重复性差、无法实现特定功能性设计等突出问题。为此,本文提出通过激光选区熔化（SLM）增材制造技术成形金属栅格结构作为CVD法的模板,最终制得结构可控的3D石墨烯。具体的研究内容如下:首先,研究通过SLM成形Mn70Ni30合金栅格结构,研究发现成形的试样表面较粗糙,黏附着未完全熔化的金属粉末,同时还有阶梯效应的产生,分析了其产生机理及优化方法。表征了SLM成形的Mn70Ni30合金栅格力学性能,其压缩模量和屈服强度满足Gibson-Ashby模型对多孔结构的预测,通过化学腐蚀的方法去除Mn70Ni30合金中的Mn从而制得多孔Ni用于CVD法生长石墨烯,研究了不同腐蚀液及腐蚀参数对Mn70Ni30腐蚀效果的影响,并成功的在制得的多孔Ni模板上采用CVD法生长石墨烯。其次,通过SLM技术成形了Ni75Cu25合金栅格用作CVD法生长石墨烯模板,研究不同的温度下在Ni75Cu25合金模板上通过CVD法生长的石墨烯形态与结构的不同,结果表明反应温度越高,生长的石墨烯的层数与层厚会越少。当温度超过1150℃时,在模板表面就不能生成石墨烯。这是由于温度的增加使得CH4裂解形成的C原子在Ni75Cu25合金溶解度急剧增加,抑制了石墨烯的生成。对制得的复合石墨烯的Ni75Cu25合金栅格材料性能进行了表征分析,与没有生长石墨烯的Ni75Cu25栅格结构进行对比,发现石墨烯复合材料的热扩散系数也得到了很大幅度的提升,在100℃的条件下Ni75Cu25合金栅格复合石墨烯材料的热扩散系数提高了12.5%。这是由于石墨烯的高导热性,增加了复合栅格材料的导热速率。本论文提出了采用SLM技术结合CVD法制备石墨烯的新思路,有效解决了传统工艺制备的金属栅格及其表面生长的石墨烯结构和性能不可控的难题,为结构性能可控3D石墨烯及其复合材料的制备奠定基础。