人形机器人用新材料发展机遇分析.docx

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1、人形机器人用新材料发展机遇分析人形机器人：行业发展进入快车道，量产阶段相关材料将持续受益。人形机器人的发展已经经历了萌芽探索阶段、集成发展阶段、高动态发展阶段、智能化发展阶段四个阶段，目前正处于智能化发展逐渐向大规模应用过渡的阶段。从功能实现上，人形机器人可分为5个能力等级，根据中国信息通信研究院研究报告分析，综合技术进展情况和需求侧情况预计，从现在到2028年，全能型人形机器人将整体处于Lvl等级，以科学研究为主要落地场景，客户主要是从事人形机器人相关软硬件研究的高校、企业等科研团队,其他形态人形机器人则加速向Lv2等级演进，我国整机市场规模约在20至50亿元。人形机器人技术高度集成，主要由

2、大脑二小脑和肢体三个部分组成，新材料主要应用在骨路、外壳等方面，主要包括高端工程塑料、碳纤维和电子皮肤。高端工程塑料：突出特色在于高性能及轻量化。对于人形机器人来说，高端工程塑料材料相比于金属合金材料的绝对优势在于密度较轻，极大程度上减少了机器人的负重，让人形机器人落地和量产能够得以实现，一些高端工程塑料材料的性能甚至要优于传统金属材料例如PEEK、PPS材料等。除此以外，还可以对工程塑料材料进行改性与修饰，让这些材料可以适用于更多的应用场景，高端工程塑料在机器人主体结构中的应用占比有望持续提升。碳纤维：凭借其轻便坚固的特性成为机器人实现轻量化的核心材料。碳纤维指的是用睛纶和粘胶纤维作原料，经

3、高温氧化碳化而成且含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，耐高温居所有化纤之首，具有轻质高强、耐高温和耐腐蚀、良好的导热和导电性、优异的力学性能、易加工和设计灵活性等特点。碳纤维复合材料在机械臂中被广泛应用，制作相同强度的机械手臂，选用碳纤维复合材料(CFRP)可将机械手臂的总质量控制在5-15kg电子皮肤材料：柔性传感器为实现智能交互的核心，柔性基地材料也将迎来增量需求。电子皮肤是一种致力于模拟并超越人类皮肤功能的可穿戴柔性仿生传感器，一般是由电极、介电材料、活性功能层、柔性基材组成。柔性触觉传感器能够实现与环境接触力、温度、湿度、震动、材质、软硬等特性的检测，是机器人直接感知环境作用的重要传

4、感器，有助于智能化的人形机器人实现产业化落地。根据QYResearch数据预测显示，2022年全球柔性触觉传感器市场约为15.34亿美元，预计2029年市场规模增长至53.22亿美元，2022-2029年CAGR为17.9%o柔性基材则可以起到承载电子皮肤并确保其与生物皮肤或其他材料相容的作用，具有理想的柔韧弹性与力学强度的新型柔性高分子薄膜材料能够很好地满足其要求，目前最为常用的基底材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚酰亚胺(PI)薄膜。投资建议：随着人形机器人迎来量产元年，上游核心化工新材料也将从中持续受益。从人形机器人的结构组成来看，“大脑”和“小脑”涉及到的相关材料为Al材料，“肢体”

5、部分需要应用化工新材料实现轻量化和“感知”功能。从应用方向分类，助力机器人实现轻量化的材料主要为高端工程塑料和碳纤维，其中高端工程塑料包含聚懒酸酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醴(PPS)、液晶聚合物(LCP)、热塑性弹性体(TPE)和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)等；帮助机器人实现感知交互能力的电子皮肤涉及到的主要材料为柔性传感器和基底材料，其中运用最广泛的两种柔性基底材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚酰亚胺(Pl)薄膜。正文报告目录：1 .人形机器人：行业发展进入快车道，量产阶段相关材料将持续受益2 .高端工程塑料：替代传统金属材料，实现轻量化2.1 聚醴醴酮(PEEK)：机器

6、人骨架轻量化的重要材料2.2 聚酰胺(PA)：机器人零部件常见材料2.3 聚苯硫醴(PPS)：兼具性价比的机器人骨架轻量化材料2.4 液晶聚合物(LCP)：机器人核心零部件的主要材料2.5 热塑性弹性体(TPE)：性能独特的第三代橡胶材料2.6 超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)：强度极高的高性能纤维材料3 .碳纤维：机器人轻量化的核心材料4 .电子皮肤：实现机器人的感知交互能力4.1 柔性传感器：智能交互的核心4.2 柔性基底材料：PDMS和Pl应用较多5 .投资建议6 .风险提示正文一、人形机器人：行业发展进入快车道，量产阶段相关材料将持续受益人形机器人具有拟人智能、类人形态和广泛适用三个

7、特点。人形机器人指模仿人类外观和行为，具备较高智能化水平的机器人，与传统工业机器人、服务机器人相比，人形机器人最大的特点是其与人类相似的“肢体”结构、运动方式和感知方式，并在人工智能大模型的赋能下，从体能、技能、智能三方面，实现对人的模仿。图表L人形机器人具备三大特点拟人智能通过人工智能大模型技术赋能，提升感知、决策、控制能力类人形态通用性、适应性更强快速融入到为人类设计的各类环境中执行复杂任务）通过云大脑和智能联网的方式，突破”一个躯体、一个大脑”的限制，实现算力和智能的飞跃 更强的耐受性和适应性 非结构化环境中长期以低成本运行 有效解决未来劳动力短缺问题V/来源：中国信息通信研究院、国金证

8、券研究所人形机器人的发展已经经历了萌芽探索阶段、集成发展阶段、高动态发展阶段、智能化发展阶段四个阶段，目前正处于智能化发展逐渐向大规模应用过渡的阶段。回顾人形机器人的发展历程，萌芽探索阶段（20世纪60年代末至90年代）的主要特点是基本实现双足行走功能和控制能力，初步具备了拟人化的结构,但整体上运动能力较弱。集成发展阶段（本世纪初至2010年）以感知和智能控制整合为主要特点，通过感知和能控制技术的整合,机器人具备了初步的感知系统,能够感知周围环境的基本信息，并根据感知输入做出简单判断并调整动作。高动态发展阶段（2010年至2022年）机器人已经具备了较强的运动能力，控制理论和技术的进步提升了机

9、器人的认知能力，使其能够独立稳定地执行复杂动作。智能化发展阶段（2022年至今）在人工智能技术的赋能下，机器人具有了更加智能化的感知、交互和决策能力。历经多年发展及技术迭代，在巨大的潜在市场需求牵引以及人工智能技术深度赋能的带动下，人形机器人已进入技术集中突破和应用初步试水的关键发展阶段,未来将逐渐进入到大规模应用阶段。图表2：人形机器人已经迈入智能化发展阶段1973早用田大学仿人机器人初具人形态运动IWlI萌芽探索阶段丰富功能和性能初制的2009波士顿动力AtIaS4液压鎏动高运动性能.价IS星贵高动态发展险段来源：中国信息通信研究院、国金证券研究所人形机器人潜在应用场景丰富，未来市场空间巨

10、大。从功能实现上，人形机器人可分为5个能力等级，目前全球绝大多数全能型人形机器人产品处于Lvl等级,少部分头部企业最新产品和轮式机器人等其他形态的人形机器人正在逐步向Lv2等级探索，并从工业制造领域的SB端向服务领域的toC端拓展。根据中国信息通信研究院研究报告分析，综合技术进展情况和需求侧情况预计，从现在到2028年，全能型人形机器人将整体处于Lvl等级，以科学研究为主要落地场景，客户主要是从事人形机器人相关软硬件研究的高校、企业等科研团队,其他形态人形机器人则加速向Lv2等级演进，我国整机市场规模约在20至50亿元。2028年到2035年，人形机器人整体进入Lv2等级，以特种场景应用为主，

11、工业场景逐步落地，整机市场规模达到约50至500亿元。2035年到2040年人形机器人整体进入Lv3等级，在工业场景形成规模，服务场景逐步落地，整机市场规模达到约1千至3千亿元。2040年到2045年，人形机器人整体进入Lv4等级，实现工业场景和服务场景规模应用，整机市场规模达到约5千至1万亿元。2045年后人形机器人整体进入Lv5等级，在用人形机器人超过1亿台，进入各行业领域，整机市场规模可达约10万亿元级别。图表3：人形机器人在不同发展等级下的场景应用和规模预期人形机器人发展等级下能够完成大部分非结构化任务，具备一定特定场景下的特定功雒,结构化任务,泛化能力较弱具备稳定的走、跑、跳功能和初

12、步的交互能力必5全面智能实现Lv3场景智能实现Lv2初级智能实现实现K正的具身智能,通过篇单的学习即可完成各类Lvl基础能力实现在多个场景均能够完成大部分非结构化的任务,不少于3个场景控制人人的运动基于人工智能,自动控制.机器人援作系统(ROS)等技术实现复杂环境下的运动控制来源：中国信息通信研究院、国金证券研究所人形机器人技术高度集成，主要由“大脑”、“小脑”和“肢体”三个部分组成。“大脑”目前主要是基于人工智能大模型技术，同时也可通过云边协同,提高机器人的智能水平。“小脑”目前主要基于人工智能、自动控制、机器人操作系统等技术,实现复杂环境下的运动控制。“肢体”负责实现高动态、高爆发、高精度

13、运动，集成了人体运动力学、机械结构设计、新材料、传感器等诸多技术，包括仿人机械臂、灵巧手、腿足等关键结构，并通过集成传感器和长续航动力单元，实现能源-结构感知一体化。图表4：人形机器人的结构组成实时交互能力多模态摩加能力自主可*决策能力涌现和泛化能力来源：中国信息通信研究院、国金证券研究所基于人工智Qm型实现环境感知、行为控制、人机交互等任务级能力 可通过云边町同,提高智能水平S实现高动态、离爆发、高耦度运动 集成人体运动力学.机械结构设计.新材料、传传器等技术 包括伤人机械皆、灵巧手.I!足等 集成传感器和长续航动力单元，实现能源结构感知一体化人形机器人的新材料主要应用在骨路、外壳等方面,主

14、要包括高端工程塑料、碳纤维和电子皮肤。从人形机器人的结构组成来看，“大脑”和“小脑”主要基于人工智能等技术，涉及到的相关材料主要为Al材料；“肢体”作为实现所有拟人功能的载体和基础，在保证机器人功能的先进性、稳定性、使用可靠性和服投安全性的前提下，采用轻量化材料提高机器人的机动灵活性，因而新材料的应用场景覆盖了各种结构件。从功能角度出发，帮助“肢体”实现执行功能的材料主要有高端工程塑料和碳纤维，实现“感知”功能的材料主要为电子皮肤。二、高端工程塑料：替代传统金属材料，实现轻量化工程塑料材料相比于传统的金属或合金材料，其最主要的优势在于强度相似的条件下工程塑料的密度较金属材料有着十分明显的优势，

15、有些工程塑料材料的性能甚至要远远优于金属材料。这使得工程塑料在机器人外部及内部硬件上有着较多的应用与替代，种类也十分丰富，主要的工程塑料材料包括例如PEEK.PPS.PA、LCPTPEUHMW-PE等。2.1聚酷酷酮(PEEK)：机器人骨架轻量化的重要材料PEEK材料最早由英国帝国化学公司(ICl)开发出来，自问世以后很长一段时间被用作一种重要的战略国防军工材料，并实施严格的封锁和禁运。PEEK作为一种高分子新材料,相比于普通材料,其性能突出表现在具有高耐热性和热稳定性、优异的机械性能和韧性、杰出的化学抗性以及优异的耐磨性和滑动性能。耐热性方面，PEEK材料即使在260。C的环境下使用5000

16、小时，强度也几乎与初始状态相同，且热稳定性优异，熔点达341。化学性能方面，PEEK相比于其他高分子材料的耐腐蚀性能优势十分明显。图表5：各种高分子材料抗腐蚀性能比较PEEKPPSPPSUP日PPEPOM-CPPPCAcids(weak)+(+)Acids(Strong)(+)+(+)(+)(+)(+)-AlkalisCweak)+-+-AIkaIis(Strong)+*-+-Solvents(alcohol)+(+)SoIventsCester)+(+)(+)-Solvents(ether)+(+)(+)-Ketone+-(+)(+)-Watertcold)+Waterfhot)+(+)来源

17、EnSinger公司官网、国金证券研究所(注：“+”=Resistant;(+)”=LimitedResistant；=NotResistant)PEEK材料由于其优异的性能，在“以塑代钢”和“轻量化”的大背景下，逐步用于替换金属材料的使用，在交通运输、航空航天、电子信息、医疗健康等多个领域得到广泛的应用。而在人形机器人领域，国内已有厂家将其应用于人形机器人的关节、轴承、齿轮、四肢等部件，不仅降低了机器人整体的重量，提供了稳定的传动和支撑，同时减少了摩擦和磨损，延长了机器人的使用寿命。例如在特斯拉的OPtimUS-Gen2人形机器人中，PEEK材料充分发挥了轻量化的优势，不仅减重10公斤，而

18、增加了机器人30%的行走速度。PEEK材料的高强度和低密度的优异性能，使其成为解决人形机器人轻量化的理想选择。当前全球PEEK行业产能较为集中，全球生产厂商呈现“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7150吨/年，约占全球产能的60%o比利时索尔维现有PEEK产能2500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生产主体为吉大赢创）是第三大PEEK生产商，产能达1800吨/年，产品主要出口欧洲。由于刚问世时对PEEK材料的技术封锁，我国对PEEK材料进行技术研发较晚，“九五”期间长春吉大高新材料公司完成工业中试生产。经过近

19、20年的工作，吉林大学特种工程塑料研究中心开发出具有自主知识产权的PEEK树脂合成路线，树脂主要性能达到国外同类产品水平。2002年底长春吉大高新材料公司投资1亿元建成一期300吨/年聚醐醐酮装置，从而打破了威格斯公司独家垄断的局面。2014年中研股份PEEK年产能达1000吨，与威格斯、索尔维、赢创并列为全球仅有的4家PEEK合成能力超过千吨级的企业。除此之外，国内还有其他较多PEEK生产企业，例如盘锦伟英兴、山东君昊、沃特股份和吉大特塑等。图表6：全球PEEK行业产能竞争格局（2022年威格斯55%来源：沙利文咨询、国金证券研究所图表7：全球及中国PEEK市场规模及预测（亿元）全球中国来源

20、沙利文咨询、国金证券研究所PEEK材料当前已经在汽车、航空航天、医疗、电子等领域有较多应用，同时伴随着机器人行业的快速发展，PEEK材料将会有较快的发展。2024年全球PEEK市场规模约为61亿元,预计到2027年市场规模将达到84亿元,CAGR达11.38%o建议关注相关企业中研股份、新瀚新材、普利特、沃特股份、金发科技等。2.2聚酰胺(PA)：机器人零部件常见材料聚酰胺俗称尼龙，是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料，为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。聚酰胺树脂种类较多，常见的有例如PA6、PA66、PPA等，具有优良的耐磨性、自润滑性，机械强度较高，且能耐酸、碱、多数无机

21、盐溶液、烧类、酯类等腐蚀，被广泛地应用于化学纤维、汽车、电子电器等行业。在人形机器人产业中，聚酰胺树脂由于其良好的韧性、耐磨性及可塑性，十分常见用于机器人零部件的3D打印中，例如法国EnStaPariSTeCh公司和FlowersLab公司合作设计的Poppy机器人，身高83厘米，重量仅3.5千克，除马达和电子电路外，P。PPy的所有零件都是使用聚酰胺3D打印而来。图表4：POPPy人形机器人成品图来源：Poppyproject、国金证券研究所当前我国聚酰胺产品中用于工程塑料较多的有PA66和PA6,其中PA66下游应用中，工程塑料占比达49%,主要应用于汽车行业、电子电器和轨道交通；而PA6

22、切片的下游应用中，工程塑料的占比较小，仅有17%,其主要下游应用仍是锦纶纤维。未来随着机器人材料应用的渗透提高，PA66及一些更适用的改性聚酰胺工程塑料如PPA将在工程塑料端的应用占比有所提高。图表9：A66下游应用结构V7/工业丝34舟工程塑料49$民用丝13%其他4%汽车行业电子电器交通轨道来源：百川盈孚、国金证券研究所图表10：PA6切片下游应用结构环己酮己内酰胺锦纶纤维70%工程塑料17%薄膜8$其他5%来源：百川盈孚、国金证券研究所我国PA66行业当前总产能达118.9万吨，CR8达95.88%集中度较高，主要产能集中在上海英威达、神马尼龙化工和华峰化学三家企业，产能分别为40万吨、

23、26万吨和23万吨。我国当前PA66市场较为饱和，供给过剩下游需求较为疲软，行业开工率不足70%多年维持在较低水平。未来机器人3D打印技术的推广以及工程塑料在机器人零部件中的应用比例的提高，将会刺激PA66带来新一轮的需求高速增长，很大程度上缓解我国PA66行业当前供给过剩、开工率低迷的情况。建议关注应用于工程塑料端的聚酰胺产销企业，例如：神马股份、华峰化学、隆华新材等。图表IL我国PA66最新产能占比分布其他7%辽阳兴家江苏华洋4%Z5%华峰化学419%来源：百川盈孚、国金证券研究所图表12：我国PA66产能产量增长较快（万吨）神马股份22%来源：百川盈孚、国金证券研究所2. 3聚苯硫酸(P

24、PS)：兼具性价比的机器人骨架轻量化材料聚苯硫醴(PPS)是分子链中带有苯硫基的高性能热塑性树脂，具有较高的热稳定性，热变形温度超过260,可在220连续使用；耐化学腐蚀性优异，对酸、碱、盐溶液、有机纯酮等溶剂均稳定；密度较低，仅L34-L36gcm3;白身是绝缘体,但材料经过氧化或掺杂改性后可成为半导体；同时具有较高的刚性、强度等机械特性。PPS其优异的物理化学性质使得其被广泛地应用在电子电气、汽车、精密机械、航空航天、环保等领域，其中汽车和电子电器是全球聚苯硫醴市场应用最大的两个领域，占比接近80虬图表13：全球聚苯硫酸终端市场占比来源：艾邦高分子、国金证券研究所PPS最早于1968年被菲

25、利普斯成功研制工业化合成路线，并在1985年以前一直被其垄断着PPS的生产和市场；在专利到期后的短短几年里，日本公司纷纷建立了树脂及复配料加工厂，东丽公司、东洋纺公司、吴羽公司相继进行了PPS纤维的开发，目前日本公司的产品占据着全球主要市场。我国PPS的研究与建设稍晚于国外，国内当前PPS龙头企业是新和成，拥有PPS产能22000吨/年，是国内唯一能够稳定生产纤维级、注塑级、挤出级、涂料级PPS的企业。在机器人领域，PPS由于出色的耐热耐腐蚀以及低密度的特性，作为机器人骨架、连接件可使机体整重减重较大；此外PPS的绝缘性能和介电强度，以及较低的综合成本，也是其在机器人材料中的重要优势之一。PP

26、S材料相比PEEK材料，在机器人中的应用存在一些潜在优势。PPS材料国产化程度较高，完全生产成本和价格相较于PEEK材料略有优势，同时它们的机械强度和耐腐蚀性能相当，在机器人骨架轻量化上的表现也比较优异。PPS材料未来可能会是PEEK材料在机器人骨架材料上的有力竞品。建议关注国内PPS龙头企业新和成。2.4液晶聚合物（LCP）：机器人核心零部件的主要材料液晶聚合物（LCP）材料是一种当处于熔融状态时会显示出液晶特性的热塑性高分子材料，特点是分子具有较高的分子量又具有取向有序，LCP在以液晶相存在时粘度较低，且高度取向，而将其冷却固化后，它的形态可以稳定地保持。LCP材料具有一系列优异的性能，例

27、如具有高强度、突出的耐热性、低吸水率、优异的阻燃性、电绝缘性、耐化学腐蚀和低介电常数等特点，被广泛地应用于电子电器、航空航天、国防军工、光通讯等高新技术领域。LCP根据液晶相的形成条件，可分为溶致性液晶（LLCP）和热致性液晶（TLCP）,LLCP类型的聚合物只能在溶液中加工，不能熔融，只能用作纤维和涂料；而TLCP可在熔融状态加工，不但可以通过溶液纺丝形成高强度纤维，而且可以通过注射、挤出等热加工方式形成各种制品，其品种及应用都远超LLCP。目前全球LCP材料产能主要集中在日本和美国，日本和美国的企业在20世纪80年代就开始量产LCP材料，LCP全球龙头企业主要是美国塞拉尼斯、日本宝理塑料及

28、日本住友化学，现有产能达到2.2万吨、2万吨和1.1万吨。我国进入LCP领域较晚，之前长期依赖美日进口，但是近几年来随着金发科技、沃特股份、普利特等企业布局的LCP产能陆续投产，现有产能已经分别达到6000吨、5000吨和10000吨，并且有较多的在建产能，产能规模逐渐追赶海外龙头水平，使得国产LCP材料的占比有所提高，国产化替代的进程加快，也有利于未来机器人材料中LCP材料渗透率的提高。图表16：全球LCP主要生产企业地区企业产能（吨/年）备注美国塞拉尼斯220在中国新建20000吨/年LCP产能，一期颈计2024年完成宝理2OO含中国台湾5000吨产能日本住友化学11(XX)日本工厂和无保

29、工厂计划新增2000-30吨产能上药3750-东丽2000比利时索尔维4000-普利特100现有4000吨LCP树脂、5000吨改性LCP、100o吨LCP纤维，金山工厂20吨技改在建中国金发科技6015000吨在迂，2025年起陆续择放沃特股份5020000吨在建，一期5000吨已经进入脸收聚嘉新材料62环评通过新增8000吨LCP产能，13000吨在建来源：艾邦高分子、各公司公告、政府网站、国金证券研究所对于机器人材料而言，LCP在机器人伺服电机连接器中使用频繁，优良的耐高温性和尺寸稳定性使其成为各类精密电子元件的最佳材料。人形机器人上游核心硬件主要包括伺服电机、减速器、控制器、传感器等，

30、几乎占到了机器人成本的70%。相比于普通的工业机器人和服务机器人，人形机器人在结构设计、硬件构成、控制算法、核心性能要求以及零部件选择上都有很大的差异，比如普通工业机器人，关节在2-10轴之间，而人形机器人关节数量预计在40个以上（例如特斯拉OPtimUS达到40个），每一个关节需要一台伺服电机，伺服电机也是人形机器人的主要核心零部件之一。因此LCP材料未来在人形机器人中的用量将有所提高，行业需求预计将会较快增长，建议关注国内LCP行业龙头普利特、金发科技、沃特股份等。2.5热塑性弹性体（TPE）：性能独特的第三代橡胶材料热塑性弹性体（TPE）是一类常温下具有橡胶的弹性，高温下具有可塑化成型的

31、高分子弹性体材料。其结构特点是由化学键组成不同的树脂段和橡胶段，因此TPU材料具有硫化橡胶的物理机械性能和热塑性塑料的工艺加工性能，是介于橡胶与树脂之间的一种新型高分子材料，常被人们称为第三代橡胶。TPE材料种类众多,最早于1938年德国Bayer发现聚氨酯类TPE,如今世界上已经工业化生产的TPE多种多样，包括苯乙烯类、烯炸类、氯乙烯类、氨酯类、酰胺类、有机氟类、有机硅类等等，几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域，下游应用涉及汽车、电子、电气、建筑及日常生活用品等多方面。在机器人材料中，TPE相比于普通的橡胶及树脂材料而言，主要的优势包括:可调硬度；具有良好的耐寒性、脆点较低；更好的耐

32、腐蚀性；易于加工成型；环保性、可被回收利用；触感可调；安全性，通常不含有毒有害物质；价格较硅胶类更便宜。由于轻量化、可回收以及触感可调等这些独特的性质，使得TPE材料更适合用于仿生机器人的外壳和手臂，在保持弹性的同时，TPE材料展示了卓越的医用安全性和加工便利性，使其成为现代机器人的热门选择。根据机构预测数据，TPE全球市场2024年价值为139.83亿美元，预计2025年达到148.50亿美元,到2033年将扩大到240.28亿美元,CAGR达6.2%oTPE下游应用中汽车行业占40%,主要将TPE组件纳入密封系统、内部装饰等；其次是消费品和建筑，大约30%的全球TPE用于密封系统、垫圈和软

33、管；在医疗行业，超过20%的医用管融合了TPE材料。图表19：全球TPE材料市场规模及预测（亿美元）300来源：GlobalGrowthInsights国金证券研究所TPE材料种类众多，当前全球体量最大的TPE材料是苯乙烯类热塑性弹性体（TPES）,全球TPES市场规模超过250万吨，国内的TPES产能140万吨/年。低端品种例如SBS、SlS供求平衡偏松，国内市场集中度较高，目前呈现“寡头垄断”的竞争格局，我国SBS生产企业有十几家，主要企业有惠州李长荣橡胶、中石化（巴陵分公司、燕山石化、茂名石化）、宁波长鸿高分子、中石油独山子石化、天津乐金渤天化学等，其中中石化、惠州李长荣橡胶和长鸿高科三

34、家企业的市场份额占总体市场的70%以上。而高端品种方面，我国SEBS产不足需，主要仍是中石化、惠州李长荣橡胶和长鸿高科三家企业，市场份额达80%以上；而SEPS国内尚未实现大规模的产业化生产，SEPS的绝大部分需求依赖进口。在TPE材料的高端品种上，国内企业与国外龙头仍有较大差距，建议关注TPE行业龙头中国石化、长鸿高科等。2.6超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）：强度极高的高性能纤维材料超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）纤维是目前工业化高性能纤维材料中比强度和比模量最高的纤维，是分子量在100万以上的聚乙烯树脂所纺出的纤维（普通聚乙烯的分子量一般在4-12万），其断裂伸长率高于碳纤维和芳纶，

35、柔韧性好，在高应变率和低温下力学性能依然良好，抗冲击能力优于碳纤维、芳纶等。UHMW-PE的比强度是优质钢材的15倍，是玻璃和尼龙66的4倍，是碳纤维的2.6倍，芳纶纤维的L7倍。UHMW-PE具有的超高强度、低密度、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好以及耐强酸强碱化学腐蚀等优异性能被广泛应用于军事装备、海洋产业、安全防护、体育器材、生物医疗、航空航天等领域。对于机器人材料而言，UHMW-PE可以应用于人形机器人手部腱绳传导材料。图表20：UHME-PE与其他高性能纤维性能对比性能招标密度(g/cm3)强度(GPa)模*GPa)断双伸长率分解温度c使用温度CUHME-PE0.972.6

36、0-3.8087.0-172.03.514090碳纤维1.803.57.02304600.51.43720对位芳纶1.442.70-3.3070.0120.02.4570250间位芳纶1.380.55-0.6613.8-16.620.022430204E-玻璃纤维2.543.4573.04.5-1970年代后期荷兰DSM公司以粉末状超高分子量聚乙烯为原料，采用冻胶纺丝及超倍拉伸技术，制取高强高模的聚乙烯纤维，并于1979年首次申请该纤维的生产专利。截至目前国际上只有荷兰DSM美国AIIied、日本东洋纺公司和三井公司等公司拥有UHMW-PE专利技术并形成规模化生产。我国对UHMW-PE的研发始

37、于20世纪70年代，安徽化工研究院、上海化工研究院等对UHMW-PE材料进行了研发、设备引进以及工业化生产的尝试。经过多年的研发和改进，2013年扬子石化研究院开始了锂电池隔膜UHMW-PE专用料的工业化研发，并于2017年首次实现了UHMW-PE隔膜专用料的工业化试生产，打破了该产品完全依靠进口的局面。近年来，随着下游需求的快速增长，我国UHMW-PE行业发展迅速，截至2024年8月，国内超高分子量聚乙烯在产产能约为25万吨/年，在建产能34万吨，另有约48万吨/年拟新建产能，国内UHMW-PE产能较为分散，尚未形成较大的行业龙头。UHMW-PE需求方面，随着近年来地缘政治冲突加剧、国际军事

38、冲突不断，军事装备及用品消费需求增长，带动UHMW-PE纤维消费需求明显上升，2023年全球UHMW-PE纤维总产量达26787吨，复合增速超过20%o中国也是全球军事装备及用品用具的主要制造国家之一，对应用在国防军工装备领域的UHMW-PE纤维的消费需求较大，2023年产量达到13300吨。未来随着机器人产业的快速发展以及UHMW-PE材料的应用，超高分子量聚乙烯纤维的需求将会进一步快速增长，建议关注综合实力较强的行业龙头标的，东方盛虹、卫星化学、同益中等。图表22：全球UHMW-PE产量持续增长全球产量（吨）YOY来源：前瞻产业研究院、国金证券研究所图表2：我国UHMW-PE产量增速较高中

39、国产量（吨）YOY来源：前瞻产业研究院、国金证券研究所三、碳纤维：机器人轻量化的核心材料碳纤维指的是用月青纶和粘胶纤维作原料，经高温氧化碳化而成且含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，耐高温居所有化纤之首。碳纤维的特点包括轻质高强、耐高温和耐腐蚀、良好的导热和导电性、优异的力学性能、易加工和设计灵活性等。从具体应用来看，碳纤维的密度非常低，并且能够在极端条件下保持稳定的力学性能，还具有良好的抗疲劳性和高震动衰减性，适用于需要高强度和高耐久性的应用场景，在减轻重量、提高结构强度的应用中也具有显著优势。凭借其轻便坚固的特性，碳纤维复合材料在机械臂中被广泛应用。碳纤维的质量轻、比强度（强度密度比）和

40、比模量（模量密度比）高，制作相同强度的机械手臂，选用碳纤维复合材料（CFRP）可以做得很轻，可将机械手臂的总质量控制在5-15kg。从制造工艺来看，需要通过裁布、卷布、设计、整体成型、打磨、涂装、包装等一系列生产流程，制造碳纤维机械手臂。图表25：碳纤维复合材料制备而成的机械手臂组合来源：碳纤维复合材料在机械手臂中的应用、国金证券研究所图表26：碳纤维机械手臂工艺流程来源：碳纤维复合材料在机械手臂中的应用、国金证券研究所我国碳纤维需求略有好转,实际消费量恢复正增长。根据百川盈孚统计数据,2022年之前我国碳纤维消费量高速增长，2023年开始需求同落，2024年国内碳纤维期末库存较期初库存增加约

41、4190吨，据此推算2024年我国碳纤维实际消费量约为5.6万吨，同比增加5机从消费结构来看，风电叶片、体育休闲、碳碳复材等为核心下游，2024年需求占比分别为38%、23%、ll%o我国碳纤维产能持续扩张，产能利用率有所回落。我国碳纤维产能从2019年的2.67万吨增长至2024年的13.55万吨，复合增速达到38%,产能利用率在2024年回落至44%。我国碳纤维总产量在2022年之前呈现高速增长的态势，从2019年的1.2万吨增长至2022年的4.8万吨，从2023年开始增速有所放缓，2024年总产量同比增长8%达到5.9万吨。从行业格局来看，吉林化纤和中复神鹰的规模优势较为显著，根据百川

42、盈孚数据，2024年吉林化纤和中复神鹰的产能市占率分别为24%、21%o我国碳纤维自给率持续提升，为机器人轻量化的产业趋势提供了较好的材料基础。从我国碳纤维的进出口表现来看，2021年进口量创新高达到3.3万吨，2022年开始随着国内供应的提升进口量快速回落，2024年进口量维持在L6万吨，同比增长2%；出口量在2023年之前呈现出稳步增长的趋势，2024年同比大增120%达到1.5万吨。随着进口量的回落和出口量的显著增长，我国碳纤维行业的自给率显著提升，考虑到未来机器人产业轻量化带来的需求增量，碳纤维行业也将持续受益，建议关注中复神鹰、吉林化纤、光威复材、中简科技、吉林碳谷等具备一定产销能力

43、的碳纤维企业。四、电子皮肤：实现机器人的感知交互能力电子皮肤是一种致力于模拟并超越人类皮肤功能的可穿戴柔性仿生传感器,可模仿人体皮肤对外界环境的感知，在医疗健康、智能机器人等领域有着广阔的应用前景。早在20世纪70年代，在很多科幻书籍和科幻电影中出现了电子手、仿生眼球、类人机器人等元素。20世纪末，学者们在华盛顿特区举办了第一次“敏感性皮肤研讨会，自此开始，电子皮肤的发展速度明显加快。21世纪初，LaCOUr等已经开发出可伸展电极。从此之后，电子皮肤的集成性得到了关注。在电子皮肤的发展历史中，其逐渐实现了传感、弯曲、自愈等特性，并且在灵敏度、精度等方面不断优化。图表33：电子皮肤的发展历程勉予

44、感顺侬殿带有传感器的假肢一1974敏感性皮肤研讨会一I1999高分辨率光学触觉传感器拟人控制手一I2006可伸展透明的电子皮肤可伸缩弯曲晶体管可生物降解的有机场效应晶体管可伸缩电池超柔性右机电路可充电可伸缩电池、201020132011I可伸展的有机发光二极管2012心电传感和温度传感的粘性传感器20172018K全纳米纤维摩擦电纳米发电的电子皮肤、由汗液骆动的集成电子皮肤2020I拉伸热致变色应变传感器J21有机晶体管电子鼻2008微结构压力传感器1984红外电子皮肤超薄可伸缩有机光伏太阳能电池自愈性电子皮肤互使电子皮肤生物可吸收硅电路2015|种可植入和可生物降解的电子皮肤高度可扩展和可整

45、合的矩阵网络高性能的柔性可伸缩织物生物传感器来源：多维感知柔性电子皮肤的发展现状、国金证券研究所电子皮肤一般是由电极、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，位于功能层两侧的电极层接受并对电信号进行传输，最终信号传输到人体神经细胞,完成一次“触觉”传递过程。止匕外，柔性基材的选择对电子皮肤有极大的影响,柔性基材可以起到承载电子皮肤并确保其与生物皮肤或其他材料相容的作用。4.1柔性传感器：智能交互的核心柔性触觉传感器对确保机器人灵巧手与人和环境之间的安全交互以及智能控制起着至关重要的作用。由于灵巧手自身的柔顺可变和多自由度的性

46、质，要求与之匹配的传感器也必须具有高柔顺性且高精度。分布在灵巧手上的触觉传感器能够在非结构化的场景中为人们提供多模态信息感知,如接触状态（稳态、滑动、扭转等）、表面特征（粗糙度、纹理、曲率等）以及物理属性（温度、形状、重量、刚度等）。柔性触觉传感器可将外部的刺激转化成电信号，以供计算机进行读取和分析。根据传感机制不同，柔性触觉传感器可分为压阻式、电容式、压电式和摩擦电式等类型。图表36：不同传感机制的优缺点对比（八）压阻式(b)电容式(c)压电式(d)摩擦电式传感机制压阻式电容式压电式摩擦电式优点结构简单、制备成本低、不易受噪声影响灵敏度高、响应速度快、功耗低灵敏度高、响应速度快、动态范围大自供电、结构简单、灵敏度高缺点迟滞较大、功耗相时较高测城电路复杂、易受电磁厂扰无法测量静态力动态范围小、耐久性较低来源：软体仿人灵巧手的研究进展、国金证券研究所柔性触觉传感器全球市场空间广阔，人形机器人需求驱动下带来增量市场。柔性传感器产业链包括原材料供应、传感器设计与制