Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat de vulstofgrootte een aanzienlijke invloed heeft op de thermische geleidbaarheid van composieten. Voor hetzelfde type thermisch geleidend vulmiddel met verschillende afmetingen, bij een constante vulstofbelasting, geldt: hoe groter de vulstofgrootte, hoe kleiner het aantal deeltjes en hoe kleiner het specifieke oppervlak van het vulmiddel. Dit onderdrukt de vorming van twee-fase-interfaces, waardoor overmatige fononverstrooiing op de interfaces wordt tegengegaan. Daarom kunnen grote- vulstoffen de thermische geleidbaarheid van composieten effectief verbeteren.
Onderzoekers onderzochten bijvoorbeeld het effect van bolvormige Al2O3-vulstoffen met vier verschillende deeltjesgroottes (3, 10, 35, 75 μm) op de thermische geleidbaarheid van siliconenrubber. De resultaten toonden aan dat naarmate de deeltjesgrootte van het Al2O3-vulmiddel groter werd, de thermische geleidbaarheid van het composietmateriaal verbeterde.
Sommige geleerden zijn echter tot tegengestelde conclusies gekomen. Onderzoekers introduceerden Al2O3-vulstoffen met verschillende deeltjesgroottes in siliconenrubber en ontdekten dat bij dezelfde vulstofbelasting de thermische geleidbaarheid van het composiet met 5 μm vulmiddel hoger was dan die met 25 μm vulmiddel. Bij een constante vulstofbelasting geldt: hoe kleiner de deeltjesgrootte van het vulmiddel, hoe beter de thermische geleidbaarheid van het composiet. Uit een ander onderzoek bleek dat vergeleken met Al2O3-vulstoffen op micron-grootte, Al2O3-vulstoffen op nano-grootte een duidelijk voordeel vertoonden bij het verbeteren van de thermische geleidbaarheid van polymeercomposieten.
Onderzoekers van Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., die thermisch geleidende en elektrisch isolerende polymeercomposieten van hoge kwaliteit wilden ontwikkelen, gebruikten ethyleen-propyleen-dieenmonomeer (EPDM) als matrixmateriaal voor het isolerende polymeer. Ze selecteerden Al2O3 met deeltjesgroottes van 2, 10, 20, 40 en 70 μm als thermisch geleidende vulstoffen en bereidden Al2O3/EPDM thermisch geleidende isolatiecomposieten voor door ze te malen met een open molen. Door de vulkanisatie-eigenschappen, mechanische eigenschappen, thermische geleidbaarheid en isolatie-eigenschappen van de composieten te karakteriseren, onderzochten ze het effect van de deeltjesgrootte op de eigenschappen van Al2O3/EPDM-composieten.
De resultaten toonden aan dat naarmate de Al2O3-deeltjesgrootte toenam, de mate van verknoping van de composieten geleidelijk afnam, de thermische geleidbaarheid eerst toenam en vervolgens afnam, en de volumeweerstand een algemene neerwaartse trend vertoonde. Wanneer de Al2O3-deeltjesgrootte 10 μm was, vertoonde het Al2O3/EPDM thermisch geleidende isolatiecomposiet de beste algehele prestaties. Er werd geconcludeerd dat de Al2O3-deeltjesgrootte de eigenschappen van Al2O3/EPDM thermisch geleidende isolatiecomposieten aanzienlijk beïnvloedt.
Een ander onderzoek van het State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology kwam echter tot een andere conclusie. Om de invloed van het door Al2O3 opgebouwde vulnetwerk op de thermische geleidbaarheid en diëlektrische eigenschappen van polypropyleen (PP) composieten te onderzoeken, ontwikkelden ze een eindige elementenmodel met willekeurig gepakte Al2O3-deeltjes. Ze bestudeerden systematisch de effecten van de volumefractie van het vulmiddel, de deeltjesgrootte van het vulmiddel en de aanpassing van de grootte van binaire vulstoffen op de thermische geleidbaarheid en de diëlektrische constante van Al2O3/PP-composieten.
Onder hun bevindingen berekenden ze het effect van de Al2O3-vulstofdiameter d (5–40 μm) op de thermische geleidbaarheid van het eindige-elementenmodel onder verschillende vulstofvolumefracties f. De resultaten toonden aan dat de thermische geleidbaarheid van het model in wezen onafhankelijk was van de vulstofgrootte; pas toen de vulstofvolumefractie f toenam, verbeterde de thermische geleidbaarheid van het composiet aanzienlijk.