La technologie d'extraction/dispersion par ultrasons repose fondamentalement sur les forces physiques extrêmes générées par l'effet de cavitation par ultrasons pour séparer les agrégats de graphène et les stabiliser dans un solvant ou une matrice spécifique. Cette méthode est largement reconnue comme un moyen efficace de préparation de dispersions de graphène de haute qualité à faible défaut.

Lorsque l'échographie à haute intensité (généralement à des fréquences de 20 à 40 kHz) se propage à travers un milieu liquide, elle génère des cycles alternatifs de haute et basse pression. Au cours du cycle à basse pression, les noyaux de gaz microscopiques dans le liquide forment des bulles minuscules (bulles de cavitation). Au cours du cycle de haute pression suivant, ces bulles de cavitation subissent une compression rapide et s'effondrent en une période extrêmement courte (de l'ordre des microsecondes), libérant une énergie immense. Les micro-jets et les ondes de choc qui en résultent génèrent de puissantes forces de cisaillement, qui agissent comme d'innombrables ciseaux microscopiques qui impactent et exfolient violentement les couches de graphite. Ce procédé surmonte efficacement les forces de van der Waals entre les couches de graphène, permettant à la fois l'exfoliation du graphite et la désagglomération des agrégats de graphène.