前言：

随着人形机器人向商业化、实用化加速迈进，轻量化已成为突破其性能瓶颈的核心命题。

过重的机身不仅会加剧能耗、缩短续航，还会限制运动灵活性，阻碍其在家庭服务、工业协作等场景的普及。

从延长续航到降低零部件损耗，从轻量化实现路径的对比来看，材料创新比结构优化更易快速落地。

作者| 方文三

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人形机器人轻量化的必要性

①延长续航能力：通过减少重力势能和转动惯性，实现静态功耗与动态功耗的降低，并降低对电池能量密度的需求。

此举使机器人在单次充电后运行时间得以延长，充电频率减少，工作效率与使用便利性得以提升，进而显著增强续航能力。

②降低零部件要求，缓解电机发热：轻量化设计可减轻轴承、连接件的承重负担与摩擦损耗，降低电机功率需求。

关节处电机及其他零部件负载压力随之减小，电机发热现象得以缓解，零部件磨损亦相应降低，从而有效延长机器人关节及整体的使用寿命，减少维护成本与维修频率。

③提升灵活度：零部件惯性的降低使电机实现加减速所需扭矩减小，从而可更敏捷地完成各类动作，控制更为灵活，进而提升其通用性。

④降低成本，便于运输与搬运：采用轻量化材料与结构设计可减少材料用量，降低材料成本。

例如，使用镁合金、碳纤维及高性能工程塑料等轻质材料，虽其单价可能较高，但因整体用量减少，总成本或可降低。

轻量化人形机器人在运输过程中更易于搬运与装卸，从而降低运输及安装成本。

材料轻量化比结构轻量化更易实现

目前，人形机器人轻量化的实现路径主要可归纳为两类：结构轻量化与材料轻量化。

结构轻量化旨在通过参数优化、拓扑优化、形态优化及集成化设计，实现低成本减重。

例如，通过调整零部件尺寸、布局或厚度以消除冗余结构；或借助拓扑优化技术重新分布材料，在保障强度的前提下降低材料用量。

然而，当前结构轻量化进展相对缓慢，主要原因有两点。

①人形机器人整机及零部件方案尚未定型，技术路径仍处于快速迭代阶段，厂商难以投入大量资源聚焦于结构优化；

②结构轻量化属于系统性工程，需从整机设计角度出发，综合考量零部件性能与材料特性。

当前本体厂商多为初创企业，人才资源投入有限，而零部件企业对整机设计参与有限，跨界联合研发能力尚显不足。

因此，材料轻量化成为当前行业的主要技术方向，即采用镁合金、工程塑料等低密度材料，在保障性能的同时减轻重量。

PEEK材料成人形机器人轻量化突破口

在人形机器人设计中，轻量化构成核心目标之一。

本体重量过大会显著增加机器人能耗，削弱其运动灵活性并缩短续航时间。

PEEK材料的应用为破解这一难题提供了有效路径。

特斯拉Optimus Gen2人形机器人通过采用PEEK材料，成功实现10kg减重。

这不仅提升了机器人的整体能效，更增强了运动过程中的灵活性，使其能够执行更复杂的动作任务。

PEEK属于特种工程塑料。相较于其他工程塑料，它不仅具备更优异的高耐热性、热稳定性、机械性能与韧性，还拥有出色的化学抗性、耐磨性和滑动性能，被誉为“工程塑料金字塔的皇冠之誉”。

PEEK密度仅为金属的1/3-1/4，兼具优异的耐磨性和自润滑性。

该特性可有效减少机器人关节运动时的摩擦与磨损，降低能量损耗，从而延长关节使用寿命并提升运动精度。

PEEK材料兼具低密度与高强度特性，使机器人在保障结构强度的前提下实现轻量化设计。

在高温、高湿及化学腐蚀等特殊工况下，其突出的耐化学性与稳定性可确保机器人持续可靠运行，为拓展应用场景创造有利条件。

除关节、骨架与减速器外，PEEK材料在人形机器人的诸多其他零部件中亦得到应用。

譬如，在机器人的齿轮、轴承、密封件等部件中，PEEK材料具备的耐磨损、自润滑及耐化学腐蚀等特性，可显著提升这些零部件的工作性能与使用寿命。

在细分领域的市场空间有望进一步增长

据国金证券研报测算，生产1000万台人形机器人将带来约350亿元的PEEK需求。

根据中商情报网及沙利文数据显示，2024年全球PEEK材料市场规模达61亿元，同比增长10.9%，2018至2024年复合增长率为9.2%。

同期中国PEEK材料市场规模为19亿元，同比增长11.8%，2018至2024年复合增长率达15.5%。

据中商情报网预测，2025年中国PEEK年产能将提升至10,000吨/年。

此时全球PEEK年产能预计达24,000吨/年，中国产能占比将达42.0%。

到2027年，国内PEEK材料需求预计将达到约167亿元以上。

一超多强现状与国产替代趋势

当前全球PEEK生产厂商呈现[一超多强]竞争格局,现阶段PEEK行业参与者呈三梯队分布：

第一梯队：威格斯（PEEK材料发明企业）。据中商情报网数据，2024年威格斯全球产能占比约38%，为全球高性能聚合物领域龙头企业；

第二梯队：世索科（由索尔维集团拆分设立的特种化学品企业）、赢创。2024年世索科与赢创全球产能占比分别约为12%和8%；

第三梯队：中研股份等企业。近年来行业新进入者数量显著增加，其中中研股份表现尤为突出，2024年其全球产能占比约5%。

此外，国内主要PEEK生产厂商包括中研股份、吉大特塑、鹏孚隆、山东浩然、山东君昊、吉林聚科等。

为满足我国国防与民用科技发展需求，国家连续将PEEK研发列入多个国家重点科技攻关计划及[863]计划，开启了自主研发的艰难历程。

历经多年努力，国内企业已逐步实现海外垄断的突破。

中研股份成为全球第四家具备千吨级PEEK年产能的企业，亦是我国PEEK年产能最大的生产企业，现有年产能约1000吨。

新瀚新材已成为全球最大的PEEK核心原料（DFBP）供应商，其DFBP年产能达8000吨。

中欣氟材规划DFBP年产能5000吨，相关产品已通过部分客户认证并投入应用。

国内PEEK材料生产企业在价格体系、响应效率及产能扩张方面具备显著优势。

未来随人形机器人市场的加速发展，国内相关企业有望加快国产替代进程，实现市场份额的显著提升。

结尾：

人形机器人的轻量化浪潮，为PEEK材料打开了千亿级市场空间。

从全球产能格局来看，国产企业正逐步打破海外垄断，在产能扩张、成本控制与技术响应上的优势日益凸显。

随着人形机器人量产进程加快，PEEK材料的需求将呈指数级增长，而国内企业在原料供应、产能布局上的深耕，有望加速国产替代进程。

未来，PEEK材料不仅将重塑人形机器人的性能边界，更将推动特种工程塑料在高端制造领域的应用升级，成为连接材料创新与机器人产业爆发的关键纽带。

部分资料参考：Aiden的硬科技行研：《金字塔尖！人形机器人关键材料：PEEK行业解析》，经纬研讯：《PEEK材料，人机的 “心头好”》，崇正投资：《人形机器人量产在即，关键新材料需求将呈指数级爆发》，研值与财华：《PEEK材料新势力，未来工业的塑料之王》，乐晴智库精选：《人形机器人关键材料：PEEK材料全景梳理》