Alcuni studi hanno sottolineato che la dimensione del riempitivo ha un impatto significativo sulla conduttività termica dei compositi. Per lo stesso tipo di riempitivo termoconduttivo con dimensioni diverse, con un carico di riempitivo costante, maggiore è la dimensione del riempitivo, minore è il numero di particelle e minore è l'area superficiale specifica del riempitivo. Ciò sopprime la formazione di interfacce a due-fasi, inibendo così un'eccessiva diffusione di fononi sulle interfacce. Pertanto, i riempitivi di grandi-dimensioni possono migliorare efficacemente la conduttività termica dei compositi.
Ad esempio, i ricercatori hanno studiato l’effetto dei riempitivi sferici Al2O3 con quattro diverse dimensioni delle particelle (3, 10, 35, 75 μm) sulla conduttività termica della gomma siliconica. I risultati hanno mostrato che all’aumentare della dimensione delle particelle del riempitivo Al2O3, la conduttività termica del materiale composito migliorava.
Alcuni studiosi, però, sono giunti a conclusioni opposte. I ricercatori hanno introdotto riempitivi Al2O3 di diverse dimensioni delle particelle nella gomma siliconica e hanno scoperto che, con lo stesso carico di riempitivo, la conduttività termica del composito con riempitivo da 5 μm era superiore a quella con riempitivo da 25 μm. Sotto un carico costante di riempitivo, minore è la dimensione delle particelle di riempitivo, migliore è la conduttività termica del composito. Un altro studio ha indicato che, rispetto ai riempitivi Al2O3 di dimensioni micron-, i riempitivi Al2O3 di dimensioni nano-hanno mostrato un chiaro vantaggio nel migliorare la conduttività termica dei compositi polimerici.
I ricercatori del Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., con l'obiettivo di sviluppare compositi polimerici termicamente conduttivi ed elettricamente isolanti di alta-qualità, hanno utilizzato etilene-propilene-diene monomero (EPDM) come materiale della matrice per il polimero isolante. Hanno selezionato Al2O3 con dimensioni delle particelle di 2, 10, 20, 40 e 70 μm come riempitivi termicamente conduttivi e hanno preparato compositi isolanti termicamente conduttivi Al2O3/EPDM mediante fresatura utilizzando un mulino aperto. Caratterizzando le proprietà di vulcanizzazione, le proprietà meccaniche, la conduttività termica e le proprietà isolanti dei compositi, hanno esplorato l'effetto della dimensione delle particelle sulle proprietà dei compositi Al2O3/EPDM.
I risultati hanno mostrato che all’aumentare della dimensione delle particelle di Al2O3, il grado di reticolazione dei compositi diminuiva gradualmente, la conduttività termica prima aumentava e poi diminuiva, e la resistività del volume mostrava una tendenza generale al ribasso. Quando la dimensione delle particelle di Al2O3 era di 10 μm, il composito isolante termicamente conduttivo Al2O3/EPDM ha mostrato le migliori prestazioni complessive. Si è concluso che la dimensione delle particelle di Al2O3 influenza in modo significativo le proprietà dei compositi isolanti termicamente conduttivi di Al2O3/EPDM.
Tuttavia, un altro studio condotto dallo State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology è giunto a una conclusione diversa. Per studiare l'influenza della rete di riempitivi costruita da Al2O3 sulla conduttività termica e sulle proprietà dielettriche dei compositi di polipropilene (PP), hanno sviluppato un modello a elementi finiti con particelle di Al2O3 impaccate in modo casuale. Hanno studiato sistematicamente gli effetti della frazione volumetrica del riempitivo, della dimensione delle particelle del riempitivo e della corrispondenza dimensionale dei riempitivi binari sulla conduttività termica e sulla costante dielettrica dei compositi Al2O3/PP.
Tra i loro risultati, hanno calcolato l'effetto del diametro del riempitivo Al2O3 d (5–40 μm) sulla conduttività termica del modello agli elementi finiti con diverse frazioni volumetriche del riempitivo f. I risultati hanno mostrato che la conduttività termica del modello era essenzialmente indipendente dalla dimensione del riempitivo; solo quando la frazione volumetrica del riempitivo f aumentava la conduttività termica del composito migliorava significativamente.