二甲基二乙烯基硅烷是武兹法生产有机硅乙烯基封头剂过程中无法避免的副产物，我国是乙烯基封头剂的主要生产国和出口国，每年都会产生大量二甲基二乙烯基硅烷。目前该副产物尚缺乏成熟的工业利用途径，大部分被长期储存，不仅占用仓储资源，还存在环境泄露与安全生产隐患。同时，硫磺作为石化工业最常见的副产物，尽管已有广泛用途（例如硫酸的生产），但其在世界范围内仍长期处于过剩状态。
近日，上海科技大学物质科学与技术学院严佳骏课题组与纪清清课题组合作，通过反硫化技术，仅用二甲基二乙烯基硅烷与硫磺两种工业废料，成功制备出富含硫元素的动态网络高分子薄膜，该薄膜能够有效修复单层二硫化钼场效应晶体管中的硫空位，抑制器件开关迟滞现象，从而显著提升场效应晶体管的高温工作性能。相关成果发表于国际知名学术期刊Green Chemistry。
图1. DMDVS的产生以及反硫化技术的概览和应用。
硅基交联剂的引入使所得聚合物展现出区别于传统反硫化体系的独特动态性能，研究团队通过不同的工艺条件实现了对聚合物多样形貌的精确调控，并通过多样的分析手段证实了富硫聚合物网络的生成。实验发现，不同形貌的聚合物在物理化学性质上存在显著差异。为获得可稳定应用的材料，团队通过后续工艺优化处理，制备出一种可热加工的富硫网络，其结构由更短的硫链相互连接（图2）。
图2. 多种形貌聚合物产生的拟议机理以及聚合物薄膜的动态特性表征。
单层硫化钼二维器件被认为是潜在的下一代集成电路材料，但是这类材料的高温稳定性不佳。高温下硫原子的挥发会导致硫化钼晶格产生空位，导致场效应晶体管性能下降，具体表现为迟滞窗口展宽、亚阈值摆幅退化等。研究团队将制备的富硫薄膜涂布在单层二硫化钼器件表面，发现器件高温性能得到显著改善：在150 ℃的迟滞窗口从38 V下降至20 V，亚阈值摆幅从+2.22 V/dec降低至+0.90 V/dec，硫空位浓度的增加量从84%下降至21%，硫空位产生被显著抑制。（图3）
图3. 涂布富硫薄膜的器件电学性能表征以及高温下器件窗口发生迟滞的机理解释。
本研究展示了将两种主要的工业废弃物——二甲基二乙烯基硅烷和元素硫结合，通过增值转化制备富硫动态聚合物网络的过程，真正实现了 “变废为宝”。 这一成果为低值工业废弃物到先进功能材料的转化提供了全新范式。
本工作中，上海科技大学物质学院2024级博士研究生王子霄和2024级博士研究生裘园元为共同第一作者，上海科技大学严佳骏教授、纪清清教授为本文的共同通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。
论文标题：A dynamic sulfur-rich network from silicone industry waste
论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/gc/d5gc02864g
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