Unele studii au subliniat că dimensiunea umpluturii are un impact semnificativ asupra conductivității termice a compozitelor. Pentru același tip de material de umplutură termoconductiv cu dimensiuni diferite, sub o încărcare constantă a umpluturii, cu cât dimensiunea umpluturii este mai mare, cu atât numărul de particule este mai mic și cu atât suprafața specifică a umpluturii este mai mică. Acest lucru suprimă formarea de interfețe în două-faze, inhibând astfel împrăștierea excesivă a fononilor la interfețe. Prin urmare, materialele de umplutură de dimensiuni mari- pot îmbunătăți în mod eficient conductivitatea termică a compozitelor.
De exemplu, cercetătorii au investigat efectul materialelor de umplutură sferice de Al2O3 cu patru dimensiuni diferite ale particulelor (3, 10, 35, 75 μm) asupra conductivității termice a cauciucului siliconic. Rezultatele au arătat că, pe măsură ce dimensiunea particulelor de umplutură de Al2O3 a crescut, conductivitatea termică a materialului compozit s-a îmbunătățit.
Cu toate acestea, unii savanți au ajuns la concluzii opuse. Cercetătorii au introdus materiale de umplutură Al2O3 de diferite dimensiuni ale particulelor în cauciucul siliconic și au descoperit că sub aceeași încărcare de umplutură, conductivitatea termică a compozitului cu umplutură de 5 μm a fost mai mare decât cea cu umplutură de 25 μm. La o încărcare constantă a umpluturii, cu cât dimensiunea particulelor de umplutură este mai mică, cu atât conductivitatea termică a compozitului este mai bună. Un alt studiu a indicat că, în comparație cu materiale de umplutură Al2O3 de dimensiunea micron-, materialele de umplutură Al2O3 de dimensiune nano-au arătat un avantaj clar în îmbunătățirea conductibilității termice a compozitelor polimerice.
Cercetătorii de la Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., care urmăreau să dezvolte compozite polimerice conductoare termic și izolatoare electric de înaltă calitate, au folosit monomer de etilenă-propilenă-dienă (EPDM) ca material de matrice pentru polimerul izolator. Ei au selectat Al2O3 cu dimensiuni ale particulelor de 2, 10, 20, 40 și 70 μm ca umpluturi conductoare termic și au preparat compozite izolatoare conductoare termic Al2O3/EPDM prin măcinare folosind o moară deschisă. Prin caracterizarea proprietăților de vulcanizare, proprietățile mecanice, conductivitatea termică și proprietățile de izolare ale compozitelor, ei au explorat efectul dimensiunii particulelor asupra proprietăților compozitelor Al2O3/EPDM.
Rezultatele au arătat că, pe măsură ce dimensiunea particulelor de Al2O3 a crescut, gradul de reticulare al compozitelor a scăzut treptat, conductivitatea termică a crescut mai întâi și apoi a scăzut, iar rezistivitatea volumului a arătat o tendință generală descendentă. Când dimensiunea particulelor de Al2O3 a fost de 10 μm, compozitul izolator conductiv termic Al2O3/EPDM a prezentat cea mai bună performanță generală. S-a ajuns la concluzia că dimensiunea particulelor de Al2O3 afectează în mod semnificativ proprietățile compozitelor izolatoare conductoare termic Al2O3/EPDM.
Cu toate acestea, un alt studiu al State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology a ajuns la o concluzie diferită. Pentru a investiga influența rețelei de umplutură construită de Al2O3 asupra conductivității termice și proprietăților dielectrice ale compozitelor din polipropilenă (PP), au dezvoltat un model cu elemente finite cu particule de Al2O3 împachetate aleator. Ei au studiat în mod sistematic efectele fracției de volum de umplutură, dimensiunea particulelor de umplutură și potrivirea dimensiunii materialelor de umplutură binare asupra conductivității termice și constantei dielectrice a compozitelor Al2O3/PP.
Printre constatările lor, ei au calculat efectul diametrului de umplutură Al2O3 d (5–40 μm) asupra conductivității termice a modelului cu elemente finite în diferite fracții de volum de umplutură f. Rezultatele au arătat că conductivitatea termică a modelului a fost în esență independentă de dimensiunea umpluturii; numai atunci când fracția de volum de umplutură f a crescut conductivitatea termică a compozitului s-a îmbunătățit semnificativ.