随着人们对大应变压阻传感器的需求日益增长增加,研究人员试图设计出具有大应变工作范围同时又有较高压阻灵敏度的压阻传感器。纳米复合材料成为了热门的选择。各式各样具有微结构的纳米复合材被成功的用于压阻传感器的制备。然而,制备出同时具备大应变工作范围、高灵敏度和线性压阻响应等特点的压阻传感器仍然面临巨大挑战。因此,本研究选用石墨烯材料,考虑多尺度的压阻机理设计和制备出一款具有大应变、高灵敏度和良好线性响应的力学压阻传感器。首先,本文中介绍了一种全新的石墨烯组装方法,即采用的方法是氧化石墨烯胶体液滴冲击凝固浴,形成具有层状结构的圆环状石墨烯气凝胶。整个冲击过程同时结合了氧化石墨烯胶体液滴的动力学变形和氧化石墨烯的凝结。该方法又叫凝固浴法,其原理与湿法纺丝类似。在本研究中通过该方法得到了直径为6mm和质量为0.04 mg的均匀圆环状石墨烯气凝胶。通过这种方法组装的圆环状石墨烯材料具有良好的物理和化学特性,如良好的导电性（292.0 S/m）和较高的比表面积（BET值为76.6 m2/g）。同时,圆环状石墨烯在压力传感器中表现出较高的灵敏度(0.164 k Pa-1)和4.31的工程灵敏度。然后,本文介绍了一种石墨烯叶脉膜压阻材料的制备方法,采用的方法是将植物废叶的叶脉用作骨架来支持石墨烯碎片。该方法将石墨烯碎片限制在叶脉的范围内,其原理是石墨烯的限域合成法。叶脉的限域作用使得此方法很容易获得具有分形层级结构的石墨烯叶脉膜。分形层级结构对于应变连续变化的响应起着重要的作用。应变的变化范围可以从零应变到有限大应变（0-12%）。在本研究中,通过该方法得到的石墨烯叶脉膜用于压阻传感器时,表现出良好的线性压阻特性,包括具有较高的压阻灵敏因子为238.09;具有严格的线性相关性,线性相关系数为99.4%;能够经受的长周期的重复性测试,具有良好的耐用性,其复原度为0.0078%s-1。此外,该传感器还具有抵抗环境温度波动的能力。当工作温度从30变化到70时,石墨烯叶脉膜的电阻仅仅在154 Ohm和161 Ohm之间波动。成功地得到了具有高灵敏、宽应变范围和良好线性压阻响应的力学压阻传感器。最后,通过第一性原理对石墨烯晶体结构的分析中发现,当石墨烯沿着Zigzag方向施加机械应变时,石墨烯显示出良好的压阻灵敏度。硼掺杂的石墨烯和纯石墨烯在Zigzag方向的灵敏因子分别为43.5和29.0。这为石墨烯和石墨烯掺杂硼原子后,晶体结构在原子尺度下压阻响应的工作机理提供了解释。本文呈现了石墨烯材料在三个尺度下的压阻机理,用于解释实验中该类材料体现出来的良好稳定性、线性度和高灵敏度:其一是宏观尺度下的分形层级结构的几何形变;其二是介观尺度下,材料的微观结构在受到外荷载时发生诸如接触、变形和断裂等变化;其三是原子尺度下,电子能带的畸变而引起的电导率发生变化。石墨烯材料的压阻机理通常是这个三个方面的协同作用,上面清晰的机理分析为进一步提高压阻传感材料性能提供了有效的途径。