人形机器人进入量产元年，相关材料有望受益
思瀚产业研究院    2025-06-16

1、人形机器人轻量化趋势下，PEEK 和碳纤维材料应用深度渗透

人形机器人是 AI 技术落地有巨大影响力的应用。人工智能技术最具代表性的集成载体是人形机器人，其应用深度和广度已覆盖生产、生活多个维度。人形机器人是先进的机器，旨在模仿人类的外观和动作。它们具有类似人类的结构，包括头部、躯干、手臂、手和腿，以及视觉和听觉的感觉器官。这些机器人旨在复制人类的身体能力、认知功能和对各种环境的适应性。

随着 AI 大模型持续进步，机器人从单一功能工具向通用智能体跃迁，其核心在于通过多模态感知、自主决策、动态规划等技术，赋予机器人“类人”的认知与执行能力，这是人形机器人将从工业场景向家庭服务、医疗陪护等领域渗透的关键一步。据思瀚产业研究院统计预测，2024 年全球人形机器人产业规模约为 34 亿美元，较上年增长57.41%，2025 年全球人形机器人产业规模将达到 53 亿美元，2028 年达到 206 亿美元。

人形机器人的轻量化是其商业化落地的核心逻辑，这一趋势由性能需求、成本约束、能源效率等多重因素驱动。轻量化设计通过降低机器人本体重量，显著减少运动惯性，使关节驱动系统更易控制。例如，特斯拉 OptimusGen2 通过结构优化和材料替换实现减重 10kg，步行速度提升 30%。当前人形机器人电池能量密度有限（续航普遍在 2 小时左右），轻量化降低运动阻力直接降低系统能耗增长续航。通过减少部件摩擦和惯性冲击，延长机器人寿命。例如，碳纤维复合材料应用于机械臂和关节，可承受高频次重复运动；PEEK 材料凭借耐高温和自润滑特性，替代传统金属齿轮，降低磨损和维护频率。

PEEK 被誉为全球性能最佳的热塑性材料之一。聚醚醚酮（PEEK）是一种高聚物，其主链结构中包含一个酮键和两个醚键的重复单元，属于半结晶特种工程塑料。PEEK 性能较为全面，密度仅为 1.3g/cm³，接近铝合金的 1/3，但拉伸强度可达 90-100MPa，接近金属性能，适合替代传统金属结构件（如关节轴承、齿轮箱壳体）。刚性优于大部分特种工程塑料，同时兼具韧性，展现出卓越的机械性能。此外，在耐热、耐磨、耐腐蚀等方面亦表现出色。与普通金属相比，PEEK 具有较大的比强度，能在满足强度需求的同时，显著减轻材料自重，成为实现“轻量化”的理想方案。

PEEK 的上游原材料主要包括氟酮（DFBP）、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠等。其中，氟酮是合成 PEEK 的关键原材料，其纯度及品质将直接影响 PEEK 的产品质量。PEEK 树脂合成领域技术壁垒较高。PEEK 作为性能优异的特种工程塑料，国际厂商对其技术、配方、设备等相关知识产权和技术秘密的保护和封锁十分严格，国内厂商完全需要自主研发。

PEEK 这类高分子材料的大规模工业化生产需要长周期、大量资金的投入，用于探索掌握 PEEK 从实验室合成到最终产业化的全流程生产能力，包括合成和提纯理论、制备技术、生产工艺、设备设计等。在偏重技术的精细化工领域，反应过程涉及大量参数优化和合成操作工艺与技术诀窍（know-how），需要持续投入、长期积累才能获得。由于 PEEK 下游应用范围广，市场需求更新迭代较快，企业需要不断进行研发及技术创新，以满足下游市场需求的变化。

凭借技术积累、研发投入及开拓下游市场过程中积累的经验，使得后来者难以在短时间内与深耕行业的龙头企业抗衡。由于较高的技术壁垒，长期以来真正掌握 PEEK 高性能聚合物大规模工业稳产技术的企业很少，英国威格斯、比利时索尔维和德国赢创等三家公司几乎占据了全球绝大部分的市场份额，国内主要产能集中在中研股份等少数企业。

国内企业正逐步扩产，相关公司中研股份、沃特股份、新瀚新材、中欣氟材。全球 PEEK 生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。英国威格斯是全球最大的 PEEK 生产商，产能达到 7,150 吨/年，约占全球总产能的 60%。比利时索尔维现有 PEEK 产能 2,500 吨/年，其生产基地主要集中在印度，产品主要出口欧洲和日本。

德国赢创（其主要 PEEK 生产主体位于中国）是仅次于英国威格斯和比利时索尔维的第三大 PEEK 生产商，其 PEEK 产能已达到 1,800 吨/年，目前产品主要出口欧洲。国内来看，中研股份目前拥有 1000 吨 PEEK 产能，沃特股份、金发科技以及国内 PEEK 关键中间体 DFBP 供应商新瀚新材、中欣氟材。轻量化另外重要材料是碳纤维。

碳纤维密度比铝更轻，还具备更强的抗拉强度，弹性模量，在抗震、抗疲劳上远好于铝，这些性能跃迁可以使人型机器人的负载、精度、续航实现指数升级。碳纤维一方面拥有电子屏蔽性能适用于电路集成，另一方面嵌入结合 PEEK 材料，在四肢和结构件上应用较多。建议关注碳纤维在人形机器人市场的巨大潜力，龙头企业切入机器人赛道。

2、机器人触觉赛道，电子皮肤迎来快速增长

电子皮肤是人形机器人交互和感知的关键。属于一种仿生柔性触觉传感系统，通过传感单元感知周围环境，柔性触觉传感电子皮肤可以模仿人体皮肤的触觉传感功能和灵活性能，可以附着在人体皮肤或机器人等表面，感知各种刺激，如压力、温度等，在人形机器人、智能医疗、智能控制系统等领域显示出广阔的应用前景。电子皮肤通常由电极、介电材料、活性功能层、柔性基材组成。

当外界施加压力时，活性功能层将应变、湿度、温度等信号转换为可检测的电信号，电极层负责接受并传输信号，最终将信号传输到人体神经细胞，完成“触觉”传递。以清华大学的仿生三维架构电子皮肤为例，其由三层组成，模拟人类皮肤的表皮、真皮和皮下组织，感测组件和电子电路嵌入真皮层。皮肤能感知各种触碰。这款力和应变感知组件，就像是给机器装上了“人造皮肤”。它采用三维立体的排列方式，模仿皮肤里的 Merkel 细胞和 Ruffini 末梢，凭借独特的八臂网状设计，就像小蜘蛛织的网一样，能精准分辨出垂直按压的力和横向摩擦的力。

目前，人形机器人触觉传感主要应用于灵巧手，功能为获取物体的物理信息和接触力，模仿人类皮肤触觉，协助完成类人手精细操作。触觉技术主要包括了接触感知、压力感知、滑感感知、刚度感知、冷热感知。当前阶段，机器人的触觉传感器主要为压力感知和接近觉感知。柔性触觉传感器可以分为压阻式、电容式、压电式、摩擦电式等。其中电阻式和电容式技术成熟、成本低，成为当前主流方案。

随着人形机器人逐渐落地，电子皮肤有望迎来快速增长期。全球市场，根据Data bridge market 数据，2024 年，全球电子皮肤市场规模约 23.3 亿美元，到2032 年，全球电子皮肤市场规模预计将增长到 323 亿美元，CAGR 约为 38.90%。

建议关注布局企业福莱新材、汉威科技。

汉威科技：在具身智能领域，公司积累了丰富的传感器产品储备，例如：柔性触觉传感器、惯性测量单元、MEMS 压力应变片、气味嗅觉传感器（电子鼻）等，目前已构建起覆盖“触觉-平衡-力控嗅觉”的多维产品矩阵，为机器人智能化发展提供了多种感知解决方案；目前，公司柔性电子皮肤产品与多家人形机器人本体厂商展开合作，同时已经向部分机器人厂家进行小批量供货；2024 年，公司凭借在柔性电子领域的技术优势，参与起草并制定了国内首个柔性电子行业标准，进一步巩固了行业领先地。

福莱新材：公司凭借在涂布工艺上的深厚积累，积极拓展多元化应用领域，推动产品从传统产业向科技领域的跨越。在新兴的柔性传感器领域，公司凭借在材料和涂层技术上的优势，成功开发出高性能柔性传感器材料，为人形机器人触觉与电子皮肤、工业检测、可穿戴设备、医疗健康、新能源电池检测等领域提供关键材料支持。

3、超分子量聚乙烯作为灵巧手腱绳材料打开空间

海内外机器人采用不同方案实现人手灵活度，腱绳方案有望增速加快。人手具有 27 个自由度，一般认为当灵巧手具备 17 个自由度及以上可以实现接近人手的灵活性。国内灵巧手企业以连杆传动方案为主，在耐用性、灵活性上取得一个较好的平衡。海外企业更青睐腱绳方案，追求高灵活性。比如特斯拉新一代灵巧手采用腱绳方案可以做到 22 个自由度，高度灵活拟人。特斯拉在 2024 年 WEROBOT活动中展示了新一代灵巧手，依然保留了绳驱方案，自由度提升至 22-Dof，高度灵活拟人。

依据传动方式的不同，灵巧手的方案可以分为三大类：齿轮传动（包括蜗轮蜗杆）、连杆传动、腱绳传动。其中齿轮传动、连杆传动的驱动器位于灵巧手内，而腱绳传动的驱动器一般位于手臂，位于灵巧手外。超高分子量聚乙烯性能优异的纤维，有望成为腱绳材料主流。

腱绳材料整体分为不锈钢、高分子纤维两大类，其中高分子纤维使用更为广泛；高分子纤维中以 Dyneema 和 Spectra®两种纤维为主流，分别为帝斯曼和霍尼韦尔生产的超高分子量聚乙烯纤维材料。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）是由乙烯单体合成的高性能聚合物，分子量逾百万，兼具高度取向与结晶结构。

具有以下几个特点，比重低：可实现产品的轻量化。

耐磨性与自我润滑性优异：具有比 POM（聚缩醛）、含氟树脂、PA66 尼龙更优异的耐磨性，且自我润滑性和滑动特性不错。抗冲击性优异：具有胜于 PC（聚碳酸酯）的高抗冲击性，能提升产品的耐久性。

抗药性优异：稳定性好，被用于食品卫生用途。

吸水性低：在用水的部位也具有优异的尺寸稳定性。在军事领域的应用尤为突出，超高分子量聚乙烯直接制成绳索、缆绳、渔网和各种织物：防弹背心和衣服、防切割手套等，其中防弹衣的防弹效果优于芳纶，超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维的复合材料在军事上已用作装甲兵器的壳体、雷达的防护外壳罩、头盔等；体育用品上已制成弓弦、雪橇和滑水板等。

据 Grand View Research 对全球超高分子量聚乙烯纤维市场发展预测，2022-2025 年，全球超高分子量聚乙烯纤维市场年复合增长率约为 7.4%；随着超高分子量聚乙烯纤维产品应用范围不断发展，医疗设备、服装、鞋类和运动器材等行业的发展将成为新的增长驱动因素，行业发展产品性能、材质及下游市场应用竞争格局基本稳定，行业逐步进入成熟发展期，市场规模增速有所下降但整体稳定增长。

根据思瀚研究院预测，2025-2030 年全球超高分子量聚乙烯纤维市场年复合增长率约为 6%，到 2030 年，全球超高分子量聚乙烯纤维需求量有望达到 20 万吨。从超高分子量聚乙烯纤维行业供需方面看，目前世界上只有荷兰、美国、日本、中国 4 个国家实现了超高分子量聚乙烯纤维规模化生产，我国超高分子量聚乙烯纤维代表企业产能位于全球领先地位，近年来更是扩产迅速，国产产能已超全球一半，当前全球超高分子量聚乙烯纤维需求维持稳定增长。重点关注国内UHMWPE 纤维企业包括同益中、恒辉安防、南山智尚等。

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