Некоторые исследования показали, что размер наполнителя оказывает существенное влияние на теплопроводность композитов. Для одного и того же типа теплопроводного наполнителя разных размеров при постоянной загрузке наполнителя чем больше размер наполнителя, тем меньше количество частиц и тем меньше удельная поверхность наполнителя. Это подавляет образование двух-фазных границ раздела, тем самым подавляя чрезмерное рассеяние фононов на границах раздела. Таким образом, наполнители большого-размера могут эффективно улучшить теплопроводность композитов.
Например, исследователи исследовали влияние сферических наполнителей Al2O3 с четырьмя различными размерами частиц (3, 10, 35, 75 мкм) на теплопроводность силиконовой резины. Результаты показали, что с увеличением размера частиц наполнителя Al2O3 теплопроводность композиционного материала улучшается.
Однако некоторые учёные пришли к противоположным выводам. Исследователи внедрили в силиконовую резину наполнители Al2O3 разного размера частиц и обнаружили, что при одинаковой загрузке наполнителя теплопроводность композита с наполнителем 5 мкм была выше, чем у композита с наполнителем 25 мкм. При постоянной загрузке наполнителя, чем меньше размер частиц наполнителя, тем лучше теплопроводность композита. Другое исследование показало, что по сравнению с наполнителями Al2O3 микронного размера-наполнители Al2O3 нано-размера показали явное преимущество в улучшении теплопроводности полимерных композитов.
Исследователи из Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., стремясь разработать высококачественные-теплопроводящие и электроизоляционные полимерные композиты, использовали этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM) в качестве матричного материала для изоляционного полимера. В качестве теплопроводящих наполнителей выбрали Al2O3 с размерами частиц 2, 10, 20, 40 и 70 мкм и путем измельчения на открытой мельнице приготовили теплопроводящие изоляционные композиты Al2O3/EPDM. Характеризуя свойства вулканизации, механические свойства, теплопроводность и изоляционные свойства композитов, они исследовали влияние размера частиц на свойства композитов Al2O3/EPDM.
Результаты показали, что по мере увеличения размера частиц Al2O3 степень сшивки композитов постепенно уменьшалась, теплопроводность сначала увеличивалась, а затем уменьшалась, а объемное сопротивление имело общую тенденцию к снижению. Когда размер частиц Al2O3 составлял 10 мкм, теплопроводящий изоляционный композит Al2O3/EPDM демонстрировал наилучшие общие характеристики. Сделан вывод, что размер частиц Al2O3 существенно влияет на свойства теплопроводящих изоляционных композитов Al2O3/EPDM.
Однако другое исследование, проведенное Государственной ключевой лабораторией передовых технологий передачи энергии, пришло к другому выводу. Чтобы исследовать влияние сетки наполнителя, построенной из Al2O3, на теплопроводность и диэлектрические свойства композитов полипропилена (ПП), они разработали конечно-элементную модель со случайно упакованными частицами Al2O3. Они систематически изучали влияние объемной доли наполнителя, размера частиц наполнителя и соответствия размеров бинарных наполнителей на теплопроводность и диэлектрическую проницаемость композитов Al2O3/PP.
Среди своих результатов они рассчитали влияние диаметра наполнителя Al2O3 d (5–40 мкм) на теплопроводность конечно-элементной модели при различных объемных долях наполнителя f. Результаты показали, что теплопроводность модели практически не зависит от размера наполнителя; только при увеличении объемной доли наполнителя f теплопроводность композита существенно улучшилась.