人形机器人带动PEEK需求爆发，产业化能力可期|peek|人形机器人|塑料|材料|碳纤维

2023年12月13日，特斯拉放出人形机器人“擎天柱2代”（Optimus Gen2）的新演示视频，相对于当初需要由人搀扶才能走路、挥手的初代擎天柱，更加精致灵活，除传感器出现较多更新外，在没有任何性能牺牲的情况下，较一代减重10公斤以上，并加快速度30%，针对这一创新，MIR睿工业推测，其轻量化主要由于最新采用了聚醚醚酮（PEEK）材料。
Optimus正在抓鸡蛋

（图片来源：公开资料）

受特斯拉人形机器人轻量化主题的带动，国内PEEK材料概念股如中研股份、新瀚新材、中欣氟材等大幅上涨并增加机器人概念。此外，也有多家业内投资机构认为，PEEK 材料有望实现“以塑代钢”，是目前机器人等领域实现“轻量化”的极佳解决方案。

PEEK材料引领机器人“轻量化” 产业升级

PEEK材料是全球性能居前的热塑性材料之一，其分子链中含有大量苯环，是在主链结构中含有两个醚键和一个酮键的重复单元所构成的高聚物，属于特种高分子材料，具有非常好的耐热、耐磨、耐辐射等优异性能。

PEEK作为一种高分子新材料，主要用于替代金属材料，在“以塑代钢”“轻量化”的大背景下，PEEK 以其优异的性能在中高端领域逐步替换金属材料的使用。

PEEK材料无疑也非常符合机器人轻量化趋势。

一直以来，机器人整机的可靠性与稳定性都是衡量机器人质量的重要指标。“更瘦”的机器人运动起来灵活性更高，同时也会降低机器人的能耗以及零部件的磨损，这意味着机器人的故障率和维修时间都会降低，机器人在工作中断和停机维护的间歇值也会减少。

这些都有希望通过轻量化这个系统工程来实现。

原先，机器人行业减重的方向主要有两个：

1. 从材料角度，降低用量或者更换密度更小的材料，比如将铝合金换成更轻的镁铝合金。

2. 从结构角度，例如在某些非必要关节，减少材料的用量，把外观结构件做薄，传动结构优化等，或者直接减少不必要的外观结构件。

与目前机器人主流采用的合金件相比，PEEK材料不仅兼具刚性和韧性，与传统金属材料对比，PEEK材料比强度接近钢铁且优于球墨铸铁。由于PEEK本身是高端工程塑料，纯PEEK材料的密度为1.35 g/cm3，如果再添加30%玻纤或30%碳纤维的密度为1.42 g/cm3，当用碳纤维增强时，可以实现29000psi的拉伸强度，并且在299℃下保持优异的性能，做到强度约是铝合金8倍，而且因为PEEK还具有优异的拉伸性能和优异的抗蠕变性，能实现耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能，是兼顾了强度和自重的综合方案。

由于轻量化为系统性工程，特斯拉采用了轻量化材料和高功率密度执行器的Optimus-Gen2不仅仅“减肥”成功，其“以塑代钢”后，整体平衡力、全身控制和续航均得到提高，这对人形机器人行业的未来发展弥足关键。

由于人形机器人腿足动作复杂，对于自重、平稳移动要求更高，PEEK材料比强度大的同时，自身重量较轻，人形机器人及核心零部件采用这PEEK材料可较铝合金进一步减重，能够提高机器人动态响应能力、负载和动作灵活性。

同时，不同于电动汽车，人形机器人的电池既要保证体积小，又要追求长续航，截至目前，电池续航问题一直是行业发展的一大痛点。在电池技术没有突破的情况下，Optimus-Gen2全身重量减轻可以减少机器人在运动过程中的能量损耗，这也意味着，Optimus-Gen2侧面提高了机器人的能效。

（图片来源：公开资料）

从整体结构角度看，人形机器人目前多家主机厂商正从关节模组入手，从设计源头出发进行轻量化工作。电机、减速器、轴承等部件厂商在保证性能的情况下，也在全面考虑轻、薄、小的方案。例如根据哈默纳科谐波减速器产品手册，其CSG/CSF产品的轻量组合型可较标准组合型减少21%—38%的重量。不仅仅是核心零部件，即使线缆用量减少以及各环节优化，带来的轻量化效果也将非常明显，综合助力人形等机器人高端进阶。

更轻量化的设计，也为推动新兴应用的融合发展打下了基础。这是因为机器人往往需要借助更多工具实现功能化，轻量化设计能使得机器人有更大空间加入各类传感器，从而实现动作优化，提高动作准确性。更多设备冗余空间不仅为机器人加入人工智能等新兴技术打下基础，还能使机器人提高对于环境的本体化自主处理和决策能力，不必每次都需要连接云端才能运行深度学习模型，这对于实现机网互联等方面都具有重要意义，进而促进机器人智能化的发展。

PEEK材料未来市场预期

PEEK材料凭借其全面且优异的性能，从新能源汽车的漆包线到国产大飞机，PEEK材料正快速落地，目前在汽车、电子信息、工业及能源、医疗、航空航天等领域的关键部件、特殊工况中均有应用，MIR预计未来PEEK材料需求有较大的增长空间。

以人形机器人为例，特斯拉的人形机器人单台PEEK材料用量虽然并无确切数字，但根据公开披露数据对比可以发现，特斯拉、优必选、智元等机器人平均重量在58Kg，假设进一步从产业信息层面、材料性能比以及产业链成本上考虑，PEEK材料成为人形机器人齿轮、关节、肢体等部位轻量化的较好选择，其中齿轮和关节用1kg纯PEEK材料，肢体中会用8kg的CF/PEEK复合材料。另外，如果机器人机身整体用铝合金密度测算体积，后用PEEK材料替代 25%的体积，则PEEK材料的单台机器人消耗约6.9kg。

人形机器人基本参数对比图

根据公开数据显示，2021年PEEK材料全球消费量为7717万吨，如果未来人形机器人带来显著的增量需求，则将为 PEEK材料带来较好商机，且快速降低产业链成本。

PEEK材料不仅适用于人形机器人，由于自身重量较轻，体积能够实现优化，未来也很适合用于医疗机器人、特种机器人等对轻量化要求较高的领域。

比如在医疗领域，基于移动端的医学检测分析等灵活性更高的领域。在特种机器人工作的高温环境下，长时间承受高负荷PEEK不仅不会发生变形，同时PEEK具有高体积电阻率和表面电阻率，可以在很宽的温度范围内保持良好的绝缘性能，烟雾和有毒气体产生也极低，借助这种材料的特征机器人产品有望在蒸汽或高压水中使用数千小时。

成功的机遇下

仍然面临产能和技术发展限制

每一个困境中都蕴藏着潜在的契机，而每一个成功的机遇都伴随着相应的挑战。

正如行业内认为，未来人形机器人或将大量使用该材料，因此对PEEK材料市场预测一直很乐观，但是产品的批量化应用一定需要较好的产业链供给格局和一定的规模化供给能力，才能在人形机器人等新兴产业链的应用成为可能，但目前来看PEEK产业当前缺口仍然比较大，主要原因有以下几点：

1. 从原材料来看：

PEEK材料的核心原材料为氟酮，原材料质量将直接决定PEEK材料产品质量，每生产1吨PEEK材料约需要0.7—0.8吨氟酮单体，因此PEEK材料的售价较高，PEEK在工程塑料当中，价格与普通工程塑料相比要昂贵得多，一般国产PEEK每公斤几百元，进口PEEK每公斤超过千元，价格一度超过白银这样的贵金属，高于一般的工程塑料和特种工程塑料。

2. 从供给端来看：

从供给端而言，2016年起，国产企业逐步打破海外PEEK垄断，但仍有一半的PEEK材料需要进口才能满足。2012—2021年期间中国PEEK产品消费量由80吨增长至1980吨，对应CAGR约为42.8%。然而PEEK材料技术壁垒高，产能爬坡时间长，我国PEEK自供能力仍然不足，目前规划新增产能超6000吨，预计在2023—2027年期间陆续投产运行，考虑到PEEK材料工厂产能的建设周期（2～3年）和下游企业客户验证周期（1～2年），预计到2027年国内PEEK材料需求仍存缺口。