超聲波可以在有機溶劑、表面活性劑/水溶液或離子液體中制備石墨烯。這意味著可以避免使用強氧化或還原劑。科學家曾在超聲作用下通過剝離產生了石墨烯。超聲波處理濃度為1mg/ml石墨烯氧化物的熔液，AFM圖像顯示總是存在具有均勻厚度的薄片(1nm)，這些良好的氧化石墨烯剝離樣品中沒有厚度大于1nm或厚度小于1nm的石墨烯薄片，由此得出結論，在這些條件下，實現了氧化石墨烯全剝落得到單個氧化石墨烯薄片。
 

　　在超聲波石墨烯制備剝離設備的處理過程中，剝離力來源于液相中空化氣泡的形成。空化引發(fā)的氣泡分布在石墨粉片層中，當這些氣泡破碎，微型氣流與振動波立即作用于石墨粉表面，導致應力波沿著石墨粉片層擴展下去。根據應力波理論，一旦壓縮波在石墨粉界面?zhèn)鞑ィ瑧Σ〞瓷浠貋碜饔糜诒倔w。因此，許多微型氣泡的破碎會導致強烈的應力作用于石墨粉片層之間，就像強有力的“吸盤”一樣，來剝離石墨粉片層。
 

　　關于超聲剝離石墨烯的效率，無論是超聲浴或者超聲桿，如果超聲振動源的位置是固定的，液相中的空穴區(qū)域也是固定的。這樣終并不能夠實現有效剝離：
 

　　強空穴區(qū)域的石墨粉會被剝離很多次，而低空穴強度區(qū)域的石墨粉是完好無損的。特別是如果溶液中最初石墨粉的濃度非常高，部分石墨粉會沉降在容器底部，保持未剝離的狀態(tài)。所以，一個移動的空穴區(qū)域或者超聲過程中伴隨攪拌有利于于剝離效率的提升。