超聲波石墨烯分散設備一般采用超聲波振動部件、驅動電源和反應釜三大部分構成，產生超聲波振動，并將振動能量向液體中傳送，在懸浮體中以駐波形式傳播，使微粒受到周期性拉伸和壓縮。超聲波在液體中可能產生“空化”作用形成局部高溫、高壓或強沖擊波和微射流，這些作用相結合導致系統中顆粒的團聚結構被破壞，顆粒間隙變大直至破裂，形成分散體系，提高粉體分散度。
隨著超聲時間的延長，石墨烯分散液的濃度隨之升高，當超聲時間超過462小時后，石墨烯分散液濃度能夠達到1.2mg/mL，這是由于超聲所產生的溶劑與石墨烯之間的能量大于剝離石墨烯片層所需要的能量，進而實現了石墨烯的分散。
采用超聲波石墨烯分散設備進行分散的必要條件是機械力（指流體的剪切力及壓應力）應大于微納米粉體間的粘著力。其具體形式有研磨分散、膠體磨分散、球磨分散、砂磨分散、高速攪拌等。機械攪拌分散不用添加接口改性劑或偶聯劑，不考慮材料組成成份，是在低于高分子材料玻璃化溫度下，通過邊粉碎、邊混合、邊反應，使高分子與其他化學結構不同、性質不同的材料強制混合形成復合材料的復合方法。
石墨烯是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯是非常薄也是非常堅硬的納米材料，幾乎*透明，只吸收2.3%的光，導熱系數高達5300W/(m·K)，高于碳納米管和金剛石。
石墨烯粉體的粒度細微、比表面積大、表面能高、表面原子數增多及原子配位不足等特性，使得這些表面原子具有很高的活性，極不穩定，很容易團聚形成帶有若干鏈接接口的尺寸較大的團聚體。粉體的團聚一般分為軟團聚和硬團聚。團聚體的形成使得納米顆粒不能以單一的顆粒均勻分散，不能發揮其應有的納米特性，對納米粉體的應用性能產生十分不利的影響。
團聚體在機械力作用下被打開形成獨立的原生粒子或較小的團聚體，超細顆粒在液體中的潤濕，將原生粒子或較小團聚體穩定化，阻止再次團聚。從某種意義上講，納米粉體的分散處理是納米粉體技術中關鍵的技術，也是納米材料應用中必須解決的重要環節。
