Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että täyteaineen koolla on merkittävä vaikutus komposiittien lämmönjohtavuuteen. Saman tyyppiselle lämpöä johtavalle täyteaineelle erikokoisilla tasaisella täyteainekuormituksella mitä suurempi on täyteainekoko, sitä vähemmän on hiukkasia ja sitä pienempi on täyteaineen ominaispinta-ala. Tämä estää kahden vaiheen rajapintojen muodostumista, mikä estää liiallista fononien sirontaa liitännöissä. Siksi suuret-täyteaineet voivat parantaa tehokkaasti komposiittien lämmönjohtavuutta.
Tutkijat tutkivat esimerkiksi pallomaisten Al2O3-täyteaineiden, joiden hiukkaskoko on neljä erilaista (3, 10, 35, 75 μm) vaikutusta silikonikumin lämmönjohtavuuteen. Tulokset osoittivat, että kun Al2O3-täyteaineen hiukkaskoko kasvoi, komposiittimateriaalin lämmönjohtavuus parani.
Jotkut tutkijat ovat kuitenkin tulleet päinvastaisiin johtopäätöksiin. Tutkijat lisäsivät silikonikumiin eri hiukkaskokoisia Al2O3-täyteaineita ja havaitsivat, että samalla täyteainekuormituksella komposiitin lämmönjohtavuus 5 μm täyteaineella oli suurempi kuin 25 μm täyteaineella. Jatkuvalla täyteainekuormituksella mitä pienempi täyteaineen hiukkaskoko on, sitä parempi on komposiitin lämmönjohtavuus. Toinen tutkimus osoitti, että mikro-kokoisiin Al2O3-täyteaineisiin verrattuna nano-kokoiset Al2O3-täyteaineet osoittivat selkeää etua polymeerikomposiittien lämmönjohtavuuden parantamisessa.
Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd.:n tutkijat, jotka pyrkivät kehittämään korkealaatuisia-lämpöä johtavia ja sähköä eristäviä polymeerikomposiitteja, käyttivät etyleeni-propeeni-dieenimonomeeriä (EPDM) eristävän polymeerin matriisimateriaalina. He valitsivat lämpöä johtaviksi täyteaineiksi Al2O3:a, jonka hiukkaskoot olivat 2, 10, 20, 40 ja 70 μm, ja valmistivat lämpöä johtavia Al2O3/EPDM-eristyskomposiitteja jauhamalla avomyllyllä. Karakterisoimalla komposiittien vulkanointiominaisuuksia, mekaanisia ominaisuuksia, lämmönjohtavuutta ja eristysominaisuuksia he tutkivat hiukkaskoon vaikutusta Al2O3/EPDM-komposiittien ominaisuuksiin.
Tulokset osoittivat, että kun Al2O3-hiukkaskoko kasvoi, komposiittien silloittumisaste väheni vähitellen, lämmönjohtavuus ensin kasvoi ja sitten pieneni, ja tilavuusresistiivisyys osoitti yleistä laskusuuntausta. Kun Al2O3-hiukkaskoko oli 10 μm, lämpöä johtava Al2O3/EPDM-eristyskomposiitti osoitti paras kokonaissuorituskyky. Todettiin, että Al2O3-hiukkaskoko vaikuttaa merkittävästi Al2O3/EPDM lämpöä johtavien eristyskomposiittien ominaisuuksiin.
Eräässä State Key Laboratory of Advanced Power Transmission Technology -tutkimuksessa päädyttiin kuitenkin toisenlaiseen johtopäätökseen. Tutkiakseen Al2O3:n rakentaman täyteverkoston vaikutusta polypropeenikomposiittien lämmönjohtavuuteen ja dielektrisiin ominaisuuksiin, he kehittivät elementtimallin, jossa oli satunnaisesti pakattuja Al2O3-hiukkasia. He tutkivat systemaattisesti täyteaineen tilavuusosuuden, täyteaineen hiukkaskoon ja binääristen täyteaineiden koon yhteensopivuuden vaikutuksia Al2O3/PP-komposiittien lämmönjohtavuuteen ja dielektrisyysvakioon.
Löydöksensä joukossa he laskivat Al2O3-täyteaineen halkaisijan d (5–40 μm) vaikutuksen elementtimallin lämmönjohtavuuteen erilaisilla täyteaineen tilavuusosuuksilla f. Tulokset osoittivat, että mallin lämmönjohtavuus oli olennaisesti riippumaton täyteaineen koosta; vasta kun täyteaineen tilavuusosuus f kasvoi, komposiitin lämmönjohtavuus parani merkittävästi.