超聲分散是超聲波在GO懸浮液中疏密相間地輻射,使液體流動而產生數以萬計的微小氣泡, 這些氣泡在超聲波縱向傳播成的負壓區形成、生長, 而在正壓區迅速閉合, 在這種被稱之為“空化”效應的過程中,氣泡閉合可形成超過1000個大氣壓的瞬間高壓, 連續不斷產生的高壓就象一連串小"爆炸"不斷地沖擊GO, 使氧化石墨烯片迅速剝落。
      Ramesh等對質量分數0.05%的GO膠狀懸浮液在水中進行超聲分散, 制成的膠體在數周內仍保持穩定, 不發生沉淀。Stankovich等對1 mg/mL的GO在水中的懸浮液進行適當的超聲處理后, 通過AFM觀測, 發現這些懸浮單片均為約1 nm厚的片層, 且無比1 nm大或小的片層出現。由于石墨烯厚度約0.34 nm, 氧化石墨烯片層兩面因帶有共價氧原子和sp3雜化碳原子而增厚。據XRD分析干燥GO樣品層間距為0.61 nm ～ 0.63nm, 水合GO為1.2nm, 因此氧化石墨烯單片厚度應近似為1 nm, 表明其已實現*剝離。超聲分散的剝離程度相對較高, 由于此過程氧化石墨烯未發生化學變化, 所以制備的氧化石墨烯片與GO一樣為絕緣體。