单层石墨烯是一种新型纳米材料,具备卓越的力学、电、热、光等性能,在储能、电子器件、环境修复和复合材料等领域有广泛的应用。但是这些优异的性能仅限于无缺陷的石墨烯并被限制在纳米尺度,如何令其卓越的性能真正的为人们所用是值得探索的。最简单的方式就是使石墨烯三维自组装行成气凝胶,它不仅继承了构筑单元的优异特性,还兼具密度低、孔隙率高、比表面积大等特点。尽管石墨烯气凝胶方面的研究硕果累累,但是依然存在一系列重要的问题,这极大的制约了其性能的提升、宏量制备以及在诸多领域的应用,例如:怎样利用简便的制备方法即可实现石墨烯气凝胶的量产?如何合理的设计构建石墨烯气凝胶,同时实现超轻和高弹性能?针对上述两个重要问题,本文展开对应的研究,探索出了宏量制备超轻弹性石墨烯气凝胶的方法,并探索其在诸如力学传感、环境修复等方面的应用潜力。利用Na OH诱导大片氧化石墨烯在低浓度下形成液晶,加入葡萄糖后水热还原形成高度有序的石墨烯气凝胶（HOGA）。相比于用L-抗坏血酸做还原剂,得到的随机孔气凝胶,HOGA具有更好的抗疲劳特性,并且在循环测试后的几分钟内可恢复其最大高度和最大应力。HOGA拥有稳定的力-电转化特性,基于此我们制备了可以检测人体运动状态的力学传感器,人在运动过程中步态变化可以转化为相应的电学信号被收集,不同的走路姿势,对应的电信号有明显差异。另外,HOGA对有机溶剂具有超快超高的吸附量,依据溶剂类型不同可吸附自身重量80-166倍,最大吸附速率可达83g g-1s-1,是目前报道的最高值,并且可以重复利用。通过分步还原的方法制备了可常压干燥的石墨烯气凝胶（PRGA）,替代了复杂的冷冻干燥工艺,有望实现石墨烯气凝胶的大量制备（如2000 cm3）。通过调节预处理的时间以及第二步还原的时间,得到体积以及力学性能最佳的PRGA。依据有机溶剂的类型不同可吸附自身重量的40-82倍,并可在1s内饱和。本文提出碱诱导的方法制备了HOGA和分布还原的方法制备PRGA,将HOGA其集成于泡沫棉中,可检测人体运动的变化,并且HOGA还拥有目前最高的有机溶剂吸附速率。PRGA有望实现石墨烯气凝胶的大量制备,另外还拥有环境修复的应用潜力。