超声波石墨烯分散设备一般采用超声波振动部件、驱动电源和反应釜三大部分构成，产生超声波振动，并将振动能量向液体中传送，在悬浮体中以驻波形式传播，使微粒受到周期性拉伸和压缩。超声波在液体中可能产生“空化”作用形成局部高温、高压或强冲击波和微射流，这些作用相结合导致系统中颗粒的团聚结构被破坏，颗粒间隙变大直至破裂，形成分散体系，提高粉体分散度。
随着超声时间的延长，石墨烯分散液的浓度随之升高，当超声时间超过462小时后，石墨烯分散液浓度能够达到1.2mg/mL，这是由于超声所产生的溶剂与石墨烯之间的能量大于剥离石墨烯片层所需要的能量，进而实现了石墨烯的分散。
采用超声波石墨烯分散设备进行分散的必要条件是机械力（指流体的剪切力及压应力）应大于微纳米粉体间的粘着力。其具体形式有研磨分散、胶体磨分散、球磨分散、砂磨分散、高速搅拌等。机械搅拌分散不用添加接口改性剂或偶联剂，不考虑材料组成成份，是在低于高分子材料玻璃化温度下，通过边粉碎、边混合、边反应，使高分子与其他化学结构不同、性质不同的材料强制混合形成复合材料的复合方法。
石墨烯是一种由碳原子组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯是非常薄也是非常坚硬的纳米材料，几乎*透明，只吸收2.3%的光，导热系数高达5300W/(m·K)，高于碳纳米管和金刚石。
石墨烯粉体的粒度细微、比表面积大、表面能高、表面原子数增多及原子配位不足等特性，使得这些表面原子具有很高的活性，极不稳定，很容易团聚形成带有若干链接接口的尺寸较大的团聚体。粉体的团聚一般分为软团聚和硬团聚。团聚体的形成使得纳米颗粒不能以单一的颗粒均匀分散，不能发挥其应有的纳米特性，对纳米粉体的应用性能产生十分不利的影响。
团聚体在机械力作用下被打开形成独立的原生粒子或较小的团聚体，超细颗粒在液体中的润湿，将原生粒子或较小团聚体稳定化，阻止再次团聚。从某种意义上讲，纳米粉体的分散处理是纳米粉体技术中关键的技术，也是纳米材料应用中必须解决的重要环节。
