【導語】：人形機器人要從實驗室走向商業(yè)化，輕量化、高強度、高剛性是必須跨越的技術(shù)門檻，而PEEK（聚醚醚酮）作為一種高性能特種工程塑料，正在成為解決這一難題的關(guān)鍵材料之一。

一、人形機器人為何必須輕量化？

在全球人形機器人產(chǎn)業(yè)加速邁向商業(yè)化、實用化的進程中，輕量化已成為突破性能瓶頸的核心命題。

1.能耗與續(xù)航： 機器人的重量直接決定了驅(qū)動它運動所需的能量。更輕的重量意味著更低的功耗和更長的續(xù)航時間，這是商業(yè)化應(yīng)用的基石。

2.動態(tài)性能與敏捷性： 根據(jù)牛頓第二定律 (F=ma)，在驅(qū)動器（電機）輸出力F一定的情況下，質(zhì)量m越小，獲得的加速度a就越大。這意味著更輕的機器人可以啟動更快、停止更穩(wěn)、運動更敏捷，更接近人類的運動表現(xiàn)。

3.安全性：一個重量超過80公斤的金屬機器人如果失控或跌倒，其沖擊力是巨大的，可能對周圍環(huán)境和人類造成嚴重事故。輕量化是提升人機交互安全性的重要途徑。

4.驅(qū)動器負載與成本： 沉重的結(jié)構(gòu)需要更強大、更昂貴的電機和減速器來驅(qū)動，這會形成“惡性循環(huán)”：越重→需要越大電機→重量和成本進一步增加→能耗更高。輕量化可以打破這個循環(huán)，降低對核心關(guān)節(jié)驅(qū)動器的性能要求，從而控制整體成本。

二、PEEK為何成為人形機器人輕量化的關(guān)鍵材料？

表1??PEEK材料與金屬及其他工程塑料性能對比

在人形機器人輕量化進程中，PEEK 材料起著關(guān)鍵作用，以下是詳細分析：

顯著的減重效果：PEEK 材料密度僅為 1.3g/cm3，是鋁合金的 1/2、鋼鐵的 1/6。例如特斯拉 Optimus Gen2 通過應(yīng)用 PEEK 材料，重量從 73kg 減輕到 63kg，減重 10kg，從而使行走速度提升了 30%。輕量化的人形機器人能夠降低運動過程中的慣性力，減少對驅(qū)動系統(tǒng)的負擔，延長續(xù)航時間，同時也能更快速地完成各種動作，提高工作效率。

優(yōu)異的機械性能：PEEK 具有優(yōu)良的韌性和剛性，其拉伸強度可達 132-148MPa，與鋁合金、鋼鐵等金屬材料相比也不遜色。此外，PEEK 還具有良好的耐疲勞性，能夠在長期的使用過程中保持穩(wěn)定的性能，不易出現(xiàn)斷裂或變形等問題，這對于需要頻繁進行各種動作的人形機器人來說至關(guān)重要。

良好的耐磨性和自潤滑性：PEEK 的摩擦系數(shù)較低，加了碳纖維、石墨等填充劑后，耐磨性堪比金屬軸承，特別適合做機器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。其自潤滑性可有效減少機器人關(guān)節(jié)運動時的摩擦和磨損，降低能量損耗，提高關(guān)節(jié)的使用壽命和運動精度，減少維護成本和維修頻率。

出色的耐高溫和化學穩(wěn)定性：PEEK 的熔點為 334℃，連續(xù)使用溫度為 260℃，短期使用溫度能達到 330℃，在機器人持續(xù)運轉(zhuǎn)產(chǎn)生摩擦熱的關(guān)節(jié)處，它不會因高溫而變形。同時，除濃硫酸外，PEEK 幾乎對任何化學試劑都非常穩(wěn)定，能適應(yīng)工業(yè)高溫、家庭清潔劑接觸等復雜環(huán)境。

加工性能良好：PEEK 在熔點以上具有優(yōu)良的熔融流動性和熱穩(wěn)定性，具有熱塑性塑料典型的成型加工性能，可用注塑、擠出、吹塑、層壓等方法成型，還可紡絲、制膜，這使得它能夠根據(jù)人形機器人不同部件的形狀和性能要求，加工成各種復雜的結(jié)構(gòu)件。

成本優(yōu)化潛力：雖然目前 PEEK 材料的單價相對較高，但隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷進步和市場規(guī)模的擴大，其成本有望進一步降低。此外，PEEK 材料的輕量化特性有助于減少機器人的能耗和維護成本，從長期來看具有降低總成本的效果。

三、我國PEEK產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展

近年來，在“以塑代鋼”“輕量化”的大背景下，PEEK作為全球公認的綜合性能最好的熱塑性工程塑料之一，已進入高速發(fā)展時期。其比強度約是鋁合金的8倍，密度約為鋁合金的1/3。在滿足強度要求的前提下，可以大幅度減小材料本身的自重，是實現(xiàn)“輕量化”的極佳解決方案。

我國是掌握PEEK生產(chǎn)技術(shù)的第二個國家?。目前，全球范圍內(nèi)僅有少數(shù)幾個國家真正掌握了PEEK的合成、提純和干燥技術(shù)，包括英國、德國、比利時和中國?。PEEK的合成過程中，氟酮是最關(guān)鍵的原材料，其純度和品質(zhì)直接影響PEEK的產(chǎn)品質(zhì)量。每生產(chǎn)1噸PEEK需要消耗約0.7-0.8噸氟酮單體，成本占比超過50%，且全球產(chǎn)能主要集中在我國，因此我國不僅掌握了先進的生產(chǎn)技術(shù)，還有原材料的優(yōu)勢?，從而降低了成本，在市場上更有競爭力。

?

目前我國國內(nèi)PEEK產(chǎn)能已達8400噸，占世界產(chǎn)能的40%。主要生產(chǎn)企業(yè)有吉林中研、吉林聚科高新、吉大特塑、浙江鵬孚隆、山東浩然、山東君昊、沃特股份等。伴隨著人形機器人、低空經(jīng)濟、新能源汽車等下游應(yīng)用場景需求持續(xù)增長，PEEK行業(yè)迎來“春天”，正蓬勃發(fā)展。