Noen studier har påpekt at fyllstoffstørrelsen har en betydelig innvirkning på den termiske ledningsevnen til kompositter. For samme type termisk ledende fyllstoff med forskjellige størrelser, under konstant fyllstoffbelastning, jo større fyllstoffstørrelse, jo færre partikler, og jo mindre er det spesifikke overflatearealet til fyllstoffet. Dette undertrykker dannelsen av to-fasegrensesnitt, og hindrer derved overdreven fononspredning ved grensesnittene. Derfor kan fyllstoffer i stor-størrelse effektivt forbedre den termiske ledningsevnen til kompositter.
For eksempel undersøkte forskere effekten av sfæriske Al2O3-fyllstoffer med fire forskjellige partikkelstørrelser (3, 10, 35, 75 μm) på den termiske ledningsevnen til silikongummi. Resultatene viste at når Al2O3-fyllstoffpartikkelstørrelsen økte, ble den termiske ledningsevnen til komposittmaterialet forbedret.
Noen forskere har imidlertid kommet til motsatte konklusjoner. Forskere introduserte Al2O3-fyllstoffer av forskjellige partikkelstørrelser i silikongummi og fant at under samme fyllstoffbelastning var den termiske ledningsevnen til kompositten med 5 μm fyllstoff høyere enn den med 25 μm fyllstoff. Under en konstant fyllstoffbelastning, jo mindre fyllstoffpartikkelstørrelsen er, desto bedre er komposittens varmeledningsevne. En annen studie indikerte at sammenlignet med Al2O3-fyllstoffer i mikron-størrelse, viste Al2O3-fyllstoffer i nano{10}}størrelse en klar fordel med å forbedre den termiske ledningsevnen til polymerkompositter.
Forskere ved Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd., som hadde som mål å utvikle termisk ledende og elektrisk isolerende polymerkompositter av høy-kvalitet, brukte etylen-propylen-dienmonomer (EPDM) som matrisemateriale for den isolerende polymeren. De valgte Al2O3 med partikkelstørrelser på 2, 10, 20, 40 og 70 μm som termisk ledende fyllstoffer og preparerte Al2O3/EPDM termisk ledende isolasjonskompositter ved fresing ved bruk av en åpen mølle. Ved å karakterisere vulkaniseringsegenskapene, mekaniske egenskaper, termisk ledningsevne og isolasjonsegenskaper til komposittene, utforsket de effekten av partikkelstørrelse på egenskapene til Al2O3/EPDM-kompositter.
Resultatene viste at etter hvert som Al2O3-partikkelstørrelsen økte, ble tverrbindingsgraden til komposittene gradvis redusert, den termiske ledningsevnen økte først og deretter redusert, og volumresistiviteten viste en generell nedadgående trend. Når Al2O3-partikkelstørrelsen var 10 μm, viste Al2O3/EPDM termisk ledende isolerende kompositt den beste generelle ytelsen. Det ble konkludert med at Al2O3-partikkelstørrelsen i betydelig grad påvirker egenskapene til Al2O3/EPDM termisk ledende isolerende kompositter.
En annen studie fra State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology nådde imidlertid en annen konklusjon. For å undersøke påvirkningen av fyllstoffnettverket konstruert av Al2O3 på den termiske ledningsevnen og dielektriske egenskapene til polypropylen (PP) kompositter, utviklet de en finitt elementmodell med tilfeldig pakkede Al2O3-partikler. De studerte systematisk effekten av fyllstoffvolumfraksjon, fyllstoffpartikkelstørrelse og størrelsestilpasning av binære fyllstoffer på den termiske ledningsevnen og dielektrisitetskonstanten til Al2O3/PP-kompositter.
Blant funnene deres beregnet de effekten av Al2O3 fyllstoffdiameter d (5–40 μm) på den termiske ledningsevnen til den endelige elementmodellen under forskjellige fyllstoffvolumfraksjoner f. Resultatene viste at den termiske ledningsevnen til modellen var i hovedsak uavhengig av fyllstoffstørrelsen; først når fyllstoffvolumfraksjonen f økte, ble komposittens varmeledningsevne betydelig forbedret.