本研究以石墨烯片层的三维宏观组装和性能研究为出发点,研究了石墨烯气凝胶的制备及电学应用。由于石墨烯气凝胶仅由片层结构堆叠,结构易坍塌,本研究用纳米纤维与石墨烯基气凝胶复合,探究其宏观机械性能、孔隙结构和电学性能的变化,探索了复合气凝胶在有机污染物吸附、隔热、压力传感等领域的应用。用乙二胺为还原剂还原Hummers法制备的氧化石墨烯,得到石墨烯水凝胶,经冷冻干燥后制备内部结构有序、导电性良好的石墨烯气凝胶。探究定向冷冻干燥技术对石墨烯气凝胶内部结构与导电性的影响,并将性能良好的石墨烯气凝胶搭建气凝胶压力传感器。结果表明,压力传感器循环性好,灵敏度高,0.5N时响应时间为0.5s左右。但其力学性能较差,结构易坍塌,限制其应用。采用纳米纤维改善石墨烯气凝胶力学性能。首先探索纳米纤维气凝胶的性能,采用交联剂聚乙烯醇(PVA)溶液物理交联纳米纤维,制得力学性能良好的纳米纤维气凝胶,探究交联剂含量对纳米纤维气凝胶微观形貌、宏观形态以及力学性能的影响。当PVA含量为0.4%时制备的纳米纤维气凝胶综合性能最佳,并可用于高效空气过滤,对0.3umNaCl粒子的过滤效率可达到99%以上且压降仅为62Pa。将制备的纳米纤维气凝胶经甲基三氯硅烷化学改性后,可制得对菜籽油的吸油率高达到4200%,弹性回复性达到100%的疏水亲油纳米纤维气凝胶,可将其用于油水分离与原油泄漏等领域。将石墨烯与纳米纤维复合制得石墨烯/纳米纤维复合气凝胶,通过纳米纤维对石墨烯片层的支撑,制备出以纳米纤维为骨架,石墨烯为片层的复合气凝胶,可以极大改善石墨烯气凝胶力学性能差的缺点,同时拥有石墨烯导电性良好的优点。通过研究不同制备工艺制备出的复合气凝胶的微观结构,宏观形态及还原程度,得到最佳制备工艺。