A tecnologia de extração / dispersão ultrasônica depende fundamentalmente das forças físicas extremas geradas pelo efeito de cavitação ultrasônica para separar agregados de grafeno e estabilizá-los dentro de um solvente ou matriz específica. Este método é amplamente reconhecido como um meio eficaz de preparar dispersões de grafeno de alta qualidade e de baixo defeito.

Quando o ultra-som de alta intensidade (tipicamente em frequências de 20-40 kHz) se propaga através de um meio líquido, ele gera ciclos alternos de alta e baixa pressão. Durante o ciclo de baixa pressão, os núcleos de gás microscópicos dentro do líquido formam bolhas minúsculas (bolhas de cavitação). No ciclo de alta pressão subsequente, essas bolhas de cavitação sofrem compressão rápida e colapso dentro de um período extremamente curto (na ordem de microsegundos), liberando imensa energia. Os micro-jatos e ondas de choque resultantes geram poderosas forças de cisalhamento, que agem como inúmeras 'tesouras microscópicas' que impactam violentamente e esfoliam as camadas de grafite. Este processo efetivamente supera as forças de van der Waals entre as camadas de grafeno, alcançando tanto a esfoliação do grafite quanto a desaglomeração dos agregados de grafeno.