高模量碳纤维作为高性能碳质纤维的一种,在航空航天领域有重要的应用。在保证航天飞行器高强度的同时,提高结构刚度以应对摩擦、外力与高温带来的形变,从而赋予航天飞行器优异的稳定性。石墨烯纤维是以石墨烯为结构单元的一种新型碳质纤维,其结构单元具有优异的抗拉强度（130 GPa）和模量（1 TPa）,有望成为新一代高模量纤维,在航空航天等王牌领域发挥重要作用。已有的研究报告多采用高温退火的方法制备高模量纤维,但是基于能源消耗和生产成本角度的考量,迫切需要开发一种在低温下合成高模量石墨烯纤维的方法,推动高模量纤维的可持续发展。本文以氧化石墨烯为前体,开发了两种氧化石墨烯纳米片组装策略,特定取向气凝胶拉丝和湿法纺丝。利用传统的湿法纺丝技术,合成了连续、致密、高取向的氧化石墨烯纤维。研究了凝固浴浓度和纺丝参数等对氧化石墨烯纤维结构和性能的影响规律;研究了纤维初始状态、保温时间、升温速率、升温程序、处理温度等对纤维结构和性能的影响规律,实现了低温1500℃制备高模量石墨烯纤维的目标。详细研究内容如下:（1）氧化石墨烯前体的制备及表征以可膨胀石墨为原材料,通过改良的Hummers法合成了棕黄色的氧化石墨烯水溶液。利用SEM、AFM等表征手段验证了氧化石墨烯纳米片具有横纵比大的特性（平均横向尺寸～32.3μm）。采用FT-IR、XPS、XRD、元素分析等方式表征了含氧官能团的存在形式。利用光学显微镜和流变性能测试证明氧化石墨烯具有良好的液晶性和可纺性。（2）氧化石墨烯纤维的合成探索一种是基于双向冷冻干燥的原理组装出特定取向的气凝胶进而拉丝成纤维,但是对气凝胶沿取向精准切割存在问题。采用传统的湿法纺丝工艺,使用桥连体作为凝固浴,通过纤维力学性能测试得到了最优的凝固浴浓度（0.005 M）和最佳的纺丝机推进速度(12 m L h-1)。通过相机、SEM、偏光显微镜、广角X射线散射等宏观和微观表征手段证实了合成的氧化石墨烯纤维具有连续、致密、高取向的特性。通过水溶液溶胀实验进一步证明了纤维的完整性与稳定性。该纤维的拉伸模量为153±41 GPa。（3）石墨烯纤维的低温热处理及性能研究通过力学性能测试、Raman、XRD、FT-IR等表征手段确定了制备高模量石墨烯纤维的最佳反应条件(初始状态为化学还原氧化石墨烯纤维、保温时间为2 h、升温速率为1℃min-1、升温程序为直接升温、温度为1500℃),得到模量为429±4 GPa的石墨烯纤维,实现了低温1500℃制备高模量石墨烯纤维的目标。