超轻、弹性碳气凝胶在可穿戴式压力传感电子设备、柔性储能系统、电磁屏蔽等各方面具有巨大的应用前景,因而引起了科研工作者极大的兴趣。但由于微观结构及碳化过程不可控,以可再生的生物质构建兼具优异机械性能及电学性能的碳气凝胶仍然是一个巨大的挑战。为了解决生物质碳气凝胶可压缩与耐疲劳问题,本论文以水溶性羧甲基纤维素钠和羟丙基甲基纤维素为碳源、氧化石墨烯为结构导向材料,通过结合定向冷冻、预氧化、碳化构建了薄片层状结构的碳气凝胶,具有优异的机械性能和良好的压力传感性能,在可穿戴电子器件中具有良好的应用前景。研究内容如下:（1）通过改进的Hummers法成功制备了结构性能较好的氧化石墨烯（GO）,并采用透射电镜（TEM）、红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）及X射线衍射（XRD）对其结构与组成进行了分析。以羧甲基纤维素钠（CMC）为生物质碳源时,通过定向冷冻、高温碳化制备了弹性碳气凝胶（C-CMC/r GO-4）。研究结果发现,纯CMC气凝胶虽具有相对高的碳得率（32.3%）,但由于具有较大、不规整的片层微观结构,导致碳化后样品机械性能较差。由于GO对CMC具有效层状诱导作用,CMC/r GO碳气凝胶具有平行、连续的薄片层结构,因而具有良好的回弹性能。适当的固含量及CMC与GO的质量比对碳气凝胶有序片层的产生起到了非常重要的作用,其中固含量为1.4 wt%的碳气凝胶（C-CMC/r GO-4）表现出最优的微观结构特征。经过1000次循环后（50%的压缩应变）,C-CMC/r GO-4应力保留率为93.6%,在80%压缩应变下经过100次循环后应力与高度保留率分别为90.4%、91.3%。该碳气凝胶具有稳定的电阻,在1000次压缩循环过程中电流稳定性较好,在0-10 k Pa（相当于0-50%的压缩应变）压力范围内的线性灵敏度为7.3 k Pa^-1,并对人体各种生物信号具有良好传感性能。（2）以羟丙基甲基纤维素（HPMC）为碳源、GO为层状结构导向材料,结合定向冷冻、预氧化制备了超轻、弹性碳气凝胶C-HPMC/r GO-6。样品经定向冷冻及预氧化处理后获得了片层结构,且该结构在碳化后得到很好的保留,其中预氧化处理提高了气凝胶的热稳定性及微观结构稳定性。该碳气凝胶具有优异的压缩性能,在50%压缩应变下1000次循环后应力保留率为96.33%,可承受99%的极高应变,且在99%压缩应变下经过300次循环后不发生明显的塑性变形。同时,C-HPMC/r GO-6具有良好的电学性能,在承受10%-90%的压缩应变时可输出规律性的电流信号,并在1000次（50%应变）压缩循环中表现出优异的电流稳定性和在0-18 k Pa的宽压力范围下的高线性灵敏度(15.8k Pa^-1)。基于C-HPMC/r GO-6的可穿戴传感器件可灵敏捕捉人体各种生物信号。