Nogle undersøgelser har påpeget, at fyldstofstørrelse har en betydelig indvirkning på kompositmaterialers varmeledningsevne. For den samme type termisk ledende fyldstof med forskellige størrelser, under en konstant fyldstofbelastning, jo større fyldstofstørrelsen er, jo færre antal partikler og jo mindre er fyldstoffets specifikke overfladeareal. Dette undertrykker dannelsen af to--fasegrænseflader og hæmmer derved overdreven fononspredning ved grænsefladerne. Derfor kan fyldstoffer i store-størrelser effektivt forbedre den termiske ledningsevne af kompositter.
For eksempel undersøgte forskere effekten af sfæriske Al2O3-fyldstoffer med fire forskellige partikelstørrelser (3, 10, 35, 75 μm) på den termiske ledningsevne af silikonegummi. Resultaterne viste, at efterhånden som Al2O3-fyldstofpartikelstørrelsen steg, blev kompositmaterialets varmeledningsevne forbedret.
Nogle forskere er dog nået til modsatte konklusioner. Forskere introducerede Al2O3-fyldstoffer af forskellig partikelstørrelse i silikonegummi og fandt ud af, at under den samme fyldstofbelastning var den termiske ledningsevne af kompositten med 5 μm fyldstof højere end den med 25 μm fyldstof. Under en konstant fyldstofbelastning, jo mindre fyldstofpartikelstørrelsen er, jo bedre er komposittens varmeledningsevne. En anden undersøgelse viste, at sammenlignet med Al2O3-fyldstoffer i mikron-størrelse viste Al2O3-fyldstoffer i nano-størrelse en klar fordel med hensyn til at forbedre den termiske ledningsevne af polymerkompositter.
Forskere ved Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., som havde til formål at udvikle termisk ledende og elektrisk isolerende polymerkompositter af høj-kvalitet, brugte ethylen-propylen-dienmonomer (EPDM) som matrixmateriale til den isolerende polymer. De valgte Al2O3 med partikelstørrelser på 2, 10, 20, 40 og 70 μm som termisk ledende fyldstoffer og fremstillede Al2O3/EPDM termisk ledende isolerende kompositter ved formaling med en åben mølle. Ved at karakterisere kompositmaterialernes vulkaniseringsegenskaber, mekaniske egenskaber, termisk ledningsevne og isolerende egenskaber undersøgte de effekten af partikelstørrelse på egenskaberne af Al2O3/EPDM-kompositter.
Resultaterne viste, at efterhånden som Al2O3-partikelstørrelsen steg, faldt tværbindingsgraden af kompositterne gradvist, den termiske ledningsevne steg først og faldt derefter, og volumenmodstanden viste en generel nedadgående tendens. Når Al2O3-partikelstørrelsen var 10 μm, udviste Al2O3/EPDM termisk ledende isolerende komposit den bedste samlede ydeevne. Det blev konkluderet, at Al2O3-partikelstørrelsen signifikant påvirker egenskaberne af Al2O3/EPDM termisk ledende isolerende kompositter.
En anden undersøgelse fra State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology nåede dog til en anden konklusion. For at undersøge indflydelsen af fyldstofnetværket konstrueret af Al2O3 på den termiske ledningsevne og dielektriske egenskaber af polypropylen (PP) kompositter, udviklede de en finite element model med tilfældigt pakkede Al2O3 partikler. De undersøgte systematisk virkningerne af fyldstofvolumenfraktion, fyldstofpartikelstørrelse og størrelsestilpasning af binære fyldstoffer på den termiske ledningsevne og dielektriske konstant af Al2O3/PP-kompositter.
Blandt deres resultater beregnede de effekten af Al2O3 fyldstofdiameter d (5-40 μm) på den termiske ledningsevne af den endelige elementmodel under forskellige fyldstofvolumenfraktioner f. Resultaterne viste, at modellens termiske ledningsevne i det væsentlige var uafhængig af fyldstofstørrelsen; kun når fyldstofvolumenfraktionen f steg, blev komposittens varmeledningsevne væsentligt forbedret.