石墨烯因其高比表面積、強(qiáng)范德華力，極易發(fā)生團(tuán)聚，超聲分散是石墨烯液相分散常用且有效的手段之一，其核心是利用超聲波的空化效應(yīng)、機(jī)械振動(dòng)效應(yīng)，打破石墨烯片層間的團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)單分散或少層分散。

一、 超聲分散石墨烯的作用機(jī)制

空化效應(yīng)

超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)產(chǎn)生周期性的高壓和低壓交替過程。低壓階段會(huì)形成大量微小的空化泡，高壓階段空化泡迅速破裂，產(chǎn)生瞬時(shí)的局部高溫（可達(dá)數(shù)千 K）、高壓（可達(dá)數(shù)百 MPa）和強(qiáng)烈的沖擊波、微射流。

這些作用力可以直接撕裂石墨烯的團(tuán)聚體，剝離厚層石墨烯為少層甚至單層石墨烯，同時(shí)阻止片層重新團(tuán)聚。

機(jī)械振動(dòng)效應(yīng)

超聲波的高頻機(jī)械振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)液體和石墨烯顆粒一起振動(dòng)，顆粒間發(fā)生高頻碰撞與摩擦，輔助分散團(tuán)聚體，提升分散均勻性。

二、 超聲分散石墨烯的關(guān)鍵影響因素

超聲設(shè)備類型

探頭式超聲（超聲細(xì)胞破碎儀）：能量集中，空化效應(yīng)強(qiáng)，分散效率高，適合實(shí)驗(yàn)室小體積樣品的快速分散和石墨烯剝離，缺點(diǎn)是探頭易磨損污染樣品，且局部能量過高可能破壞石墨烯片層結(jié)構(gòu)。

槽式超聲清洗機(jī)：能量分布均勻，樣品無污染，適合大體積、多樣品的溫和分散，但能量密度低，分散和剝離效果弱于探頭式超聲。

超聲參數(shù)

功率與時(shí)間：功率過低無法有效打破團(tuán)聚；功率過高、時(shí)間過長(zhǎng)則會(huì)破壞石墨烯的共軛結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生缺陷，甚至切割石墨烯片層，降低其性能。

一般實(shí)驗(yàn)室探頭式超聲功率選擇 100–500 W，時(shí)間 10–60 min，具體需根據(jù)石墨烯濃度和分散體系調(diào)整。

超聲模式：連續(xù)超聲易導(dǎo)致體系升溫，加劇石墨烯氧化；間歇超聲（如超聲 5 s，暫停 2 s） 可有效控溫，減少結(jié)構(gòu)破壞，是更常用的操作方式。