纤维素由于其可再生、可持续、可降解、无毒的特性,及高的强度和刚度受到广泛的关注。其具有很好的高值化利用前景,如作为碳气凝胶的制备原料。碳气凝胶因其低密度、柔韧性、导电性和化学惰性等特征在可穿戴设备研究方面得到广泛关注。作为可穿戴用途的碳气凝胶需要具有优异的机械性能和高的灵敏度,然而以纳米纤维素为原料制备的碳气凝胶具有较差的性能。为了提高其性能,本论文以纳米纤维素为原料,通过对碳气凝胶的微观结构进行设计,制备出具有特殊层状结构的高性能的碳气凝胶。并对碳气凝胶的结构成型机理和碳气凝胶的机械、电学性能展开了深入的研究,探讨了其压敏性能。提出了一种以木质素为碳焊接的策略,通过木质素将碳化时的纳米纤维素焊接在一起减小其在碳化时的缩聚,从而维持碳气凝胶的特殊层状结构。特殊层状结构的设计使得碳气凝胶具有较高的机械性能和电学性能。具体结果如下:（1）木质素的加入形成的碳焊接,使CNC（纳米纤维素）焊接在一起,阻碍了CNC在碳化过程中的断裂和变形。（2）当分散液中CNC和木质素的质量比为1:0.4时得到的碳气凝胶具有较好的机械性能。以此条件制备的碳气凝胶具有超压缩性,弹性和抗疲劳性,可承受99%的极端应变,经过50%应变1000次循环后高度保持率为98%,在30%的形变10000次压缩后其高度保持率为100%。（3）碳气凝胶有稳定的电流响应性且能感受到3μL水滴产生的微小压力,具有高达172.738 k Pa^-1的灵敏度。制备的碳气凝胶可以感知手指弯曲、人体脉搏等信号。将纳米纤维素、氧化石墨烯、木质素以一定比例混合成分散液,通过定向冷冻和碳化制备碳气凝胶。其中通过定向冷冻设计冰晶的生长方向使得制备的碳气凝胶具有特殊层状结构,通过木质素增加碳气凝胶层间相互作用。经过微观结构设计和纤维素对层状结构的载体支撑作用,使得制备的碳气凝胶具有优异的性能。结果如下:（1）CNC可以减少氧化石墨烯在退火过程中的重新堆积,作为载体维持碳气凝胶的结构和形貌,增强碳气凝胶骨架的形成。（2）使用CNC、氧化石墨烯、木质素为原料通过定向冷冻和碳化制备的碳气凝胶具有良好的层状波状结构,而使用氧化石墨烯、木质素为原料制备的碳气凝胶为无序杂乱的结构。具有层状有序结构的CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶在一次完全压缩后快速恢复原来的高度的92%,而无序结构的氧化石墨烯-木质素碳气凝胶具有差的机械性能,压缩后直接溃烂,没有弹性。（3）CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶具有优异的弹性、压缩性和抗疲劳性其可承受99%的极端应变。CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶具有良好的电流响应和灵敏度。CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶在≤6pa的微小压力下灵敏度高达190.94 k Pa^-1。CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶在5%的微小应变范围内的应变灵敏度GF为16.17。制备的CNC-氧化石墨烯-木质素碳气凝胶对水滴、人体脉搏等微弱信号具有良好的灵敏度。