日本國立研究開發法人新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）於5月13日宣佈，作為該機構實施的「官民聯合青年研究者發掘支持事業」（青年支援事業）中的一個項目，北里大學的神谷昌宏講師等人的研究團隊與富士聚合物工業公司，通過以有機聚矽氧對有機矽固化用鐵觸媒進行膠囊封裝處理，開發出了急劇提升空氣耐性的技術（膠囊封裝鐵觸媒）。此外，研究團隊已開展了這種膠囊封裝鐵觸媒在有機矽TIM（Thermal Interface Material）製造中的應用技術驗證，證實其可在鉑觸媒工藝所使用的現有製造設備及生產環境下實現量產。所開發的TIM（熱界面材料）將由富士聚合物工業啟動樣品供應。
圖1 長期空氣暴露時的變化：鐵觸媒（左）與膠囊封裝鐵觸媒（右）（供圖：NEDO）
這是全球首次開發成功同時滿足固化適用性與長期儲存穩定性的鐵觸媒，有望推動鐵基觸媒在有機矽製造領域的普及。此外，該技術還將降低對稀有金屬的依賴度，有助於構建可持續且穩定的有機矽產品產業基礎。
以稀有金屬鉑為觸媒的固化型有機矽材料製造方法被應用於離型塗層劑及有機矽橡膠製品，應用範圍覆蓋從工業用途到醫療材料、烹飪器具等各類生活相關用品，已實現廣泛應用和普及。
特別是近年來，在電動汽車電池與中央處理單元（CPU）的熱放射材料領域有機矽類TIM被加以利用，行業對產品的低成本化與進一步高性能化提出了需求，由此，有效利用鐵等廉價且蘊藏量豐富的金屬作為觸媒的研究開發日趨活躍。
為響應這一產業需求，NEDO於2014年度至2021年度在相關項目中推進了有機矽功能性化學品製造過程技術的開發，作為其中一環，也持續推進了有機矽固化用鐵觸媒的技術研發工作。
2026年1月，東京化成工業將所開發的鐵觸媒作為「全球首款適用於有機矽固化的觸媒」啟動銷售。這種鐵觸媒還可用於鉑觸媒難以製備的含雜原子構件的生產，在更高性能的新材料開發領域的應用亦備受期待。然而，該觸媒在適配實際環境與量產規模的長期儲存穩定性方面仍留有課題，成為使用鐵觸媒製備的有機矽產品普及的主要障礙。
在此背景下，北里大學自2022年度起參與NEDO青年支援事業的匹配支持階段，自2024年度起進入合作研究階段，與富士聚合物工業開展合作，目前已啟動實際環境下的實證試驗，正持續推進適用於實用化的有機矽材料製造技術開發。
上述2026年1月開始銷售的有機矽固化用鐵觸媒，雖可用於短時間的計量與固化驗證，但存在若暴露在空氣中30分鐘以上即會分解並喪失催化性能（有機矽製造能力）的問題。
針對這一問題，此次開發成功的膠囊封裝鐵觸媒技術，通過有機聚矽氧進行膠囊封裝處理，將空氣耐性提升至1萬倍以上之多。研究團隊同時證實，該膠囊封裝鐵觸媒可在室溫空氣環境中保持1年以上不分解並維持高催化性能，具備實際環境下大規模生產所必需的長期儲存穩定性。
此外，研究團隊使用該膠囊封裝鐵觸媒，在與傳統鉑觸媒工藝相同的設備與環境下開展了TIM製造的量產適用性驗證，結果獲得了具有與使用鉑觸媒時同等性能的TIM。由此確認，從鉑觸媒向鐵觸媒進行工藝切換，也無需新增任何設備投資。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
