多孔结构材料尤其是有序的孔洞排布结构材料具有良好的力学性能和功能特性,比如具有质轻、高比强度、減震、吸音、吸能等特点,可应用于汽车、航天、船舶、建筑、土木、机械、医疗、能源、军工等领域。然而由于其结构的复杂性,传统的工艺无法制造内孔以及微小复杂的孔洞结构,探索多孔结构合理可行的制备方法和工艺逐渐受到人们重视。3D打印技术中的选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术可用于解决多孔结构的制造难题。但是,以粉末颗粒为基材的粉末床熔化技术,在逐层成形过程中,未被熔化的粉末颗粒会残留在熔池侧壁的固液凝固界面,造成粗糙的制备表面,这种表面缺陷在复杂的多孔结构中尤为严重,因此SLM制备多孔结构的表面问题,已成为该技术的瓶颈之一。此外,SLM制备多孔结构主要优势是具备可设计性,有望实现新的功能性应用,结合SLM技术研究能源领域中金属多孔电极,为新一代多孔电极的设计和制备提供指导。本研究从单道到单层多道再到多层多道,逐级递进对不锈钢阵列形式的多孔结构SLM制备工艺进行优化,确定了制备微米尺度Bcc阵列结构的SLM优化工艺。成功制备了无气孔、裂纹等缺陷和无变形的Bcc阵列结构,并分析了其微观组织特征。建立了阵列结构的力学分析模型,计算分析了Bcc阵列的压缩性能及变形、失效机理,并预测了不同相对密度Bcc阵列结构的能量吸收特性,为Bcc阵列结构的能量吸收应用和设计提供理论指导。针对SLM制备不锈钢阵列结构表面粗糙度的后处理问题,本研究提出一种可以高效平滑粗糙三维结构表面的过电位电化学抛光(OECP)新方法,可以高效、高选择性地去除SLM制备表面的粘附颗粒,并基于电化学分析阐明了过电位电化学抛光机理。更进一步,开发了过电位电化学抛光+常规电化学抛光(OECP+ECP)的组合抛光技术,可以显著提高抛光质量和减少材料去除量,研究表明,新型抛光方法可有效提升SLM制备阵列结构的力学性能,使其单位质量的压缩平台应力和能量吸收提高近1倍。基于开发的SLM制造工艺与新型抛光技术,实现了复杂异形管道内表面更灵活可控、更高效的平滑,对钢、铝等多种材料都具有广泛的适用性。针对能源领域对电极导电性、机械强度的高要求,本研究设计了网格阵列结构电极。通过SLM和OECP技术成功制备具有连续框架结构的网格阵列结构电极。其电导率和拉伸性能分别达到商用泡沫不锈钢的4倍和10倍;在此基础上,设计了流道嵌入的中空多孔圆锥阵列结构电极,并在中空多孔阵列结构表面沉积了纳米针,成功制造了多尺度的三维电极。该电极具有优异的电子/离子/溶液传输性,以及高电化学活性表面积、高电极活性及耐腐蚀性。该多尺度电极电化学活性表面积为商用泡沫不锈钢的9倍;与其他同材质电极相比,此电极实现了达到目前报道的最低过电位,电极耐久时间为商用泡沫不锈钢的7倍多。