石墨烯具有的碳原子二维片层结构，赋予其极大的比表面积、极高的导电率、导热率和优异的力学强度，这些特点使得石墨烯成为构筑三维多孔材料的理想基本单元。低密度、高回弹性、高导电和优异吸附性能的石墨烯基多孔材料，已经开始在轻质结构材料、柔性导电材料、压力传感器和吸附材料等领域得到应用，为传统多孔材料领域注入了新的活力。本文首先通过聚合物原位聚合辅助的方法，制备了力学强度和回弹性更加优异的石墨烯气凝胶。由于该气凝胶可以承受常压干燥和真空干燥，因此可以通过引入聚合物来制备多功能复合气凝胶和聚合物/石墨烯复合材料。本论文取得的主要研究结果如下:　　1.改进了文献中(Nat.Commun.2012，3，1241)的石墨烯气凝胶制备方法:在氧化石墨烯(GO)分散液凝胶化过程中，原位引入丙烯酰胺(AAm)聚合反应，极大地增强了石墨烯气凝胶的力学性能。表现为:a）力学性能提高了50-100％; b)可经受真空和常压干燥，相比冷冻干燥或超临界干燥节约了能源和时间。由于最终气凝胶中只有痕量PAAm残留，说明PAAm并未进入三维骨架，只是AAm的原位聚合改变了石墨烯的堆砌结构，导致了更稳定和有序的三维网络结构。石墨烯气凝胶优异的力学强度和耐极性溶剂性能，为下一步制备超回弹气凝胶、多功能复合气凝胶和聚合物/石墨烯复合材料打下基础。　　2.通过合适的高温热处理条件处理（400-900℃，氮气氛围），石墨烯气凝胶回弹性急剧提高，可承受极限压缩测试。例如，自重为10mg左右，体积为2 cm3的样品可承受10吨压力、60分钟压缩测试（大约99.2％的压缩形变）。释放压力后，样品可以完全恢复至初始形状，样品也可以承受多次循环压缩实验。其性能超过了至今所有的文献报道结果。通过热失重和X射线光电子能谱测试分析，推测热处理过程使得石墨烯表面残留的含氧基团分解，修复了sp2共轭结构，从而增加了π-π相互作用，使得石墨烯片层排列更规整，有利于减少缺陷，增加了石墨烯气凝胶骨架的完整性。　　3.在具有优异回弹性石墨烯气凝胶的基础上，通过聚合物溶液渗透-常压干燥-交联的方法制备了系列聚合物/石墨烯复合气凝胶。引入聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和反式聚异戊二烯(TPI)，制备了高强度高回弹复合气凝胶。其中，TPI/石墨烯气凝胶具有热致和电致响应的双重形状记忆效应。通过同时引入TPI和低密度聚乙烯(LDPE)，由于二者熔点不同，制备了具有三重形状记忆复合气凝胶;进一步通过改变交联剂含量，使TPI完全负责提供弹性网络，而LDPE品区负责“记住”临时形变，制备了具有弹性形状记忆的复合气凝胶。　　4.以具有优异回弹性石墨烯气凝胶的为骨架，制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)/石墨烯复合材料，考察了其拉伸导电性能。由于气凝胶表面致密，PDMS填充效果不佳，导致复合材料断裂伸长率较低。然后使用直接冻干，再还原的方法制备了表面多孔的石墨烯气凝胶。在PDMS/石墨烯复合材料的制备过程中，PDMS填充较充分，因此断裂伸长率有所增加，具备相对优异的拉伸导电性能。但和文献中基于化学气相沉积法制备的石墨烯复合材料相比，PDMS/石墨烯的拉伸导电性能并没有优势。