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石墨烯的物理分散法主要是利用研磨、球磨、超聲、微波輻射等方法打破片層與片層之間的范德華力，進而實現其良好分散，具體包括機械分散法、超聲分散法和微波輻射法等。
1.1機械分散法
機械分散法利用剪切或撞擊等方式改善石墨烯的分散效果。以純凈石墨粉為原料，無水乙醇為溶劑，采用濕法球磨配合超聲、離心等方式得到石墨烯分散液，通過掃描電鏡、透射電鏡和拉曼光譜分析均證明石墨烯為幾個片層分散。機械法雖然對石墨烯的分散具有良好的效果，但其撞擊摩擦的過程中涉及較為復雜的物理化學過程，對石墨烯的結構形貌產生一定的影響，且分散過程中機械作用難以控制，很大的限制了該方法的應用。
1.2超聲分散法
超聲分散法是利用超聲的空化作用，以高能高震蕩降低石墨烯的表面能，從而達到改善分散效果的目的。UmarKhan等將石墨在N-甲基-吡咯烷酮(NMP)中采用低功率超聲處理，隨著超聲時間的延長，石墨烯分散液的濃度隨之升高，當超聲時間超過462h后，石墨烯分散液濃度能夠達到1.2mg·ml-1，這是由于超聲所產生的溶劑與石墨烯之間的能量大于剝離石墨烯片層所需要的能量，進而實現了石墨烯的分散。但是，在超聲分散過程中，由于局部高能可能破壞石墨烯的表面結構，對石墨烯的性能產生一定的影響。
1.3微波輻射法
微波輻射法采用微波加熱的方式產生高能高熱用以克服石墨烯片層間的范德華力。采用氨水作為溶劑，利用微波輻射處理在氨水中的膨脹石墨以制備石墨烯分散液，透射電鏡觀測結果表明制得的石墨烯主要為單、雙和少層（少于十層）石墨烯，并且能夠在氨水中穩定分散，研究證實微波輻射產生的高溫能夠使氨水部分氣化，產生的氣壓對克服石墨烯片層間的范德華力具有顯著的作用。
