일부 연구에서는 필러 크기가 복합재의 열전도도에 중요한 영향을 미친다는 사실을 지적했습니다. 크기가 다른 동일한 유형의 열 전도성 필러의 경우 일정한 필러 로딩 하에서 필러 크기가 클수록 입자 수가 적고 필러의 비표면적이 작아집니다. 이는 2상 인터페이스의 형성을 억제하여 인터페이스에서 과도한 포논 산란을 억제합니다. 따라서 대형-크기의 필러는 복합재의 열전도도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.
예를 들어, 연구자들은 실리콘 고무의 열전도율에 대한 네 가지 입자 크기(3, 10, 35, 75μm)를 갖는 구형 Al2O3 필러의 효과를 조사했습니다. 그 결과, Al2O3 필러 입자 크기가 증가할수록 복합재료의 열전도도가 향상되는 것으로 나타났다.
그러나 일부 학자들은 반대 결론에 도달했습니다. 연구원들은 실리콘 고무에 다양한 입자 크기의 Al2O3 필러를 도입했으며 동일한 필러 로딩 하에서 5μm 필러를 사용한 복합재의 열전도율이 25μm 필러를 사용한 복합재의 열전도도보다 높다는 사실을 발견했습니다. 일정한 필러 로딩 하에서 필러 입자 크기가 작을수록 복합재의 열전도율은 더 좋아집니다. 또 다른 연구에 따르면 마이크론-크기의 Al2O3 필러와 비교하여 나노-크기의 Al2O3 필러는 고분자 복합재의 열전도도를 향상시키는 데 분명한 이점이 있는 것으로 나타났습니다.
Jiangxi Copper Technology Research Institute Co., Ltd.의 연구원들은 고품질의-열 전도성 및 전기 절연 고분자 복합재 개발을 목표로 절연 고분자의 매트릭스 재료로 에틸렌{3}}프로필렌-디엔 단량체(EPDM)를 사용했습니다. 그들은 열 전도성 필러로 입자 크기가 2, 10, 20, 40 및 70 μm인 Al2O3를 선택하고 오픈 밀을 사용하여 밀링하여 Al2O3/EPDM 열 전도성 절연 복합재를 제조했습니다. 복합재의 가황 특성, 기계적 특성, 열전도도 및 절연 특성을 특성화함으로써 입자 크기가 Al2O3/EPDM 복합재 특성에 미치는 영향을 조사했습니다.
그 결과, Al2O3 입자 크기가 증가함에 따라 복합재의 가교도는 점차 감소하고, 열전도도는 처음에는 증가했다가 감소하며, 체적 저항률은 전반적으로 감소하는 경향을 보였다. Al2O3 입자 크기가 10μm인 경우 Al2O3/EPDM 열전도성 절연 복합재가 전체적으로 가장 좋은 성능을 나타냈습니다. Al2O3 입자 크기는 Al2O3/EPDM 열 전도성 절연 복합재의 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 결론지었습니다.
그러나 첨단 전력 전송 기술 국가 핵심 연구소의 또 다른 연구에서는 다른 결론에 도달했습니다. 폴리프로필렌(PP) 복합재의 열 전도성과 유전 특성에 대한 Al2O3로 구성된 필러 네트워크의 영향을 조사하기 위해 무작위로 채워진 Al2O3 입자를 사용하는 유한 요소 모델을 개발했습니다. 그들은 Al2O3/PP 복합재의 열전도율과 유전 상수에 대한 필러 부피 비율, 필러 입자 크기 및 이원 필러 크기 일치의 효과를 체계적으로 연구했습니다.
그들의 연구 결과에서 그들은 다양한 필러 부피 비율 f에서 유한 요소 모델의 열전도도에 대한 Al2O3 필러 직경 d(5-40μm)의 효과를 계산했습니다. 결과는 모델의 열전도도가 본질적으로 필러 크기와 무관하다는 것을 보여주었습니다. 필러 부피 비율 f가 증가한 경우에만 복합재의 열전도도가 크게 향상되었습니다.