在人形机器人蓬勃发展的浪潮中，材料创新成为推动其进阶的核心驱动力。相较于传统金属或合金材料，工程塑料凭借独特优势，正逐步重塑人形机器人的硬件格局，开启轻量化、高性能的新时代。今天，就让我们一同深入探索几种关键高端工程塑料在人形机器人领域的卓越表现与巨大潜力。

一、聚醚醚酮（PEEK）：轻量化与高性能的完美融合

特性优势，独树一帜

PEEK 作为特种工程塑料中的佼佼者，拥有令人瞩目的性能组合。它具备高热稳定性，在 260℃高温环境下连续使用 5000 小时后，仍能保持初始强度稳定性，熔点更是高达 341℃；化学稳定性同样出色，对强酸、强碱及多种有机溶剂环境都有极强耐受性，化学抗性远超普通高分子材料；而且，它兼具高强度与低密度，密度约为 1.3g/cm3，拉伸强度通常＞90MPa。

应用成果，成效斐然

在人形机器人领域，PEEK 的高强度 - 低密度特性发挥了关键作用。国内厂商已将其广泛应用于关节、轴承、齿轮及四肢等部件，显著降低整机重量的同时，提供了更稳定的传动性能，减少摩擦磨损，延长使用寿命。特斯拉 Optimus - Gen2 便是典型代表，通过采用 PEEK 制造部件，在维持原结构强度下成功实现整机减重 10kg，并提升 30%行走速度，成为解决人形机器人轻量化挑战的理想选择。

竞争格局，风云变幻

全球 PEEK 产能呈现“一超多强”格局，技术壁垒与市场集中度较高。英国威格斯以 7150 吨/年的产能占据全球 60%市场份额，比利时索尔维与德国赢创分列二、三位。中国自“九五”计划启动自主研发，吉林大学特种工程塑料研究中心突破合成技术封锁，推动长春吉大高新材料公司建成首条 300 吨/年生产线。如今，中研股份产能达 1000 吨/年，盘锦伟英兴、山东君昊等企业持续扩产，金发科技、深圳沃特等也有较大产能布局，国产化进程加速改变全球竞争格局。不过，国内高端产品仍依赖进口，航空航天等领域国产化率不足 10%，未来发展空间巨大。

市场前景，一片光明

汽车工业是 PEEK 最大消费市场，占比 27%，在新能源汽车中用于电机、电池等部件；航空航天领域占比 23%，空客 A350 部分部件采用 PEEK 减重；医疗健康领域占比 7%，用于骨科植入物（人工关节）、手术器械等。伴随机器人产业爆发式增长，PEEK 材料迎来全新发展机遇。2024 年 PEEK 全球市场规模约 61 亿元，预计 2028 年将突破 84 亿元，年均增速 8.0%。据高工产业研究院（GGII）预测，若 2028 年单机 PEEK 用量 5～10kg，全球市场需求量将达 0.5 万～1 万吨。

二、聚苯硫醚（PPS）：高性价比的轻量化利器

性能卓越，优势尽显

PPS 是一种分子链中含有苯硫基结构的高性能热塑性树脂，综合性能优异。其热变形温度超过 260℃，可在 220℃下长期稳定使用，热稳定性卓越；对酸、碱、盐溶液及有机溶剂具极强耐腐蚀性，化学稳定性突出。

应用广泛，成效显著

在人形机器人应用中，PPS 可使结构件减重 30%～40%，降低能耗并提升灵活性。其耐磨损性适用于关节等运动部件，耐高温、耐腐蚀特性可确保机器人在极端环境下稳定运行。

竞争格局，逐步演变

PPS 的工业化生产始于 1968 年，美国菲利普斯公司率先突破合成技术并垄断早期市场。1985 年起，日本企业（东丽、东洋纺织等）迅速布局树脂及复配料生产，推动 PPS 纤维开发，目前日本厂商仍主导全球市场。我国 PPS 产业起步较晚，但已实现规模化发展。新和成作为国内龙头企业，产能 2.2 万吨/年，是率先实现纤维级、注塑级等多品类 PPS 稳定生产的企业。此外，滨阳燃化、重庆聚狮、铜陵瑞嘉、山东明化等企业也各自建成 1 万吨/年产能。

市场潜力，持续增长

电子电气是 PPS 应用最大领域，占比 40%，用于连接器、5G 基站等部件；汽车工业占比 30%，受益于新能源汽车的增长，用于传感器、泵件等。2023 年全球市场规模 18 亿美元，预计 2028 年达 25 亿美元，年均增速 6.8%；相应中国市场规模分别为 50 亿及 80 亿元，年均增速 9.9%。GGII 预测 2028 年人形机器人 PPS 全球需求量为 1500 - 2500 吨。

三、液晶聚合物（LCP）：精密电子部件的理想之选

独特结构，性能非凡

LCP 是一类具刚性分子结构的热塑性高分子材料。当处于熔融状态时，其分子链会呈现近晶型或向列型有序排列（液晶态），这种有序的分子构型使得 LCP 材料在冷却固化后仍能保持稳定形态。

应用优势，助力创新

在人形机器人中，LCP 可使结构件减重 30% - 50%，提升运动灵活性；低介电常数（Dk）与低介电损耗（Df）使其非常适用于高速、高频电子信号的传输与封装；低吸湿性、高尺寸稳定性及良好的加工流动性，满足精密电子元件（如伺服电机连接器）的严苛要求。

竞争格局，国际主导

全球 LCP 产能高度集中，主要分布于日本和美国。塞拉尼斯（美）、宝理塑料（日）与住友化学（日）等国际龙头企业占据主导地位，现有产能分别达到 2.2 万、2.0 万、1.1 万吨/年。相较之下，我国 LCP 产业发展滞后，曾长期依赖进口；近年发展迅速，普利特、金发科技及沃特股份产能分别为 1.0 万、0.6 万、0.5 万吨/年，国产 LCP 材料正逐步实现进口替代。2023 年中国消费量 1.8 万吨，机器人领域占比约 8%。

市场前景，增长可期

电子电气领域占 LCP 消费量的 65%，主要用于制造高频连接器、印刷电路板、集成电路封装基板、（5G）手机天线等领域。2023 年全球市场规模 12 亿美元，预计 2028 年达 20 亿美元，年均增速 10.8%。人形机器人领域，波士顿动力 Atlas 单机使用 LCP 连接器 44 个，特斯拉 Optimus Gen3 规划增至 60 个，单机用量 1.2kg。GGII 预测 2028 年若达到 60%渗透率，LCP 需求量为 360 吨。

四、热塑性弹性体（TPE）：弹性与可塑性的完美结合

创新结构，性能独特

TPE 作为拥有独特微观两相结构（通常包含“硬段”及“软段”）的创新型高分子材料，兼具常温时的橡胶高弹性及高温时的塑料可加工性。邵氏硬度（ShoreA）达到 20～95，断裂伸长率 300%～800%，在–60～120℃保持弹性性能，加工效率高，废料可回收利用。

应用价值，触感升级

在人形机器人中，TPE 的关键价值在于触感可调，适用于外壳与手臂蒙皮。如软银 Pepper 机器人手部皮肤采用热塑性聚氨酯弹性体（TPU），触感接近人类皮肤，抗污性良好，耐候性与耐化学性满足多场景需求。

竞争格局，国内待兴

TPE 当前主流改性技术包括动态硫化、纳米复合等。全球市场亚太地区占比 62%，其中热塑性苯乙烯弹性体（TPES）占据主导地位；全球产能超 250 万吨/年，中国以 140 万吨/年产能成为最大生产国；美国、德国企业把控高端市场。国内 TPE 产业呈现“低端饱和、高端紧缺”的典型特征。基础产品产能过剩，市场集中度高，主要生产企业包括中国石化（巴陵、燕山、茂名）、惠州李长荣橡胶、长鸿高科等。高端材料自给率不足 60%；苯乙烯—乙烯/丙烯—苯乙烯嵌段共聚物（SEPS）等高附加值产品仍依赖进口，陶氏化学、科腾等外企把控 80%市场份额。

市场需求，多元拓展

TPE 需求结构呈现“一主两翼”特征，汽车工业占比 40%，主要用于密封系统与内饰件；建筑与消费品占比 30%，涉及防水卷材、日用品等；医疗领域快速崛起，占比 20%，医用导管、器械手柄等器械需求激增。医疗与服务机器人是 TPE 新兴市场，2023 年全球医疗级机器人市场规模 28 亿美元，预计 2028 年达 40 亿美元，年均增速 7.4%。人形机器人领域对 TPE（尤其电子皮肤、柔性蒙皮）的需求正在增加。特斯拉 Optimus 全身电子皮肤单机用量约 1.5kg。GGII 预测 2028 年全球机器人 TPE 需求量为 1350 吨。

五、超高分子量聚乙烯（UHMW–PE）：高性能纤维的突破应用

性能卓越，独树一帜

UHMW–PE 是目前工业化高性能纤维中比强度及比模量最高的材料之一，其分子量＞1×10?g/mol，纤维强度 3000～4000MPa，密度 0.93～0.94g/cm3，耐磨性优于聚四氟乙烯，自润滑性好，低温下仍保持柔韧性。

应用创新，效果显著

在人形机器人中，UHMW–PE 用于腱绳传动系统可增强手部灵活性与耐用性并减重 70%，循环寿命超 10 万次。

技术发展，逐步突破

UHMW–PE 的工业化生产始于 20 世纪 70 年代。荷兰帝斯曼（DSM）公司率先开发冻胶纺丝及超倍拉伸技术，于 1979 年获得专利并实现规模化生产。此后，美国霍尼韦尔（原 AlliedSignal）、日本东洋纺公司和三井公司等企业垄断了国际市场核心技术。我国研发始于 70 年代，安徽化工研究院、上海化工研究院等机构进行了早期探索。2013 年，中国石化扬子石化研究院启动锂电池隔膜专用料的工业化研发，并于 2017 年成功试生产，逐步打破进口依赖。截至 2024 年，国内 UHMW–PE 产能约 25 万吨/年，在建产能约 34 万吨/年；但行业集中度较低，尚未形成龙头效应。

市场前景，稳步增长

2023 年全球 UHMW–PE 纤维市场规模 12 亿美元，预计 2028 年达 18 亿美元，年均增速 8.4%。人形机器人产业的兴起为 UHMW–PE 纤维在腱绳传动系统中的应用创造了新需求。波士顿动力 Atlas 单机用量 0.15kg。预计 2028 年全球需求量 75 吨。

六、碳纤维（CF）：轻量化与高强度的核心支撑

特性突出，优势尽显

CF 是以聚丙烯腈基或沥青基等原丝经高温氧化、碳化制成的含碳量超 90%的高强度纤维，其耐高温性能居化纤之首。该材料具有轻质高强度、耐腐蚀、导热导电性优良、力学性能突出等特点；尤其在极端条件下能保持稳定的机械性能，抗疲劳性且振动衰减性优异。这些特性使其成为机器人轻量化的理想选择，特别适用于机械臂等高强度、高耐久性应用场景。

应用成果，成效显著

在人形机器人中，碳纤维用于机械臂与骨架结构，可使铝合金机械臂减重至 3kg 并提升刚度，增强结构刚性，优化动态性能。特斯拉 Optimus Gen2 背部骨架采用碳纤维复合材料（CFRP），重心降低 15%，能耗减少 20%。

国内供需，格局初现

2024 年我国碳纤维实际消费量约 5.6 万吨，同比增长 5%；主要应用领域以风电叶片（38%）、体育休闲（23%）及碳/碳复材（11%）为主。国内总产能从 2019 年的 2.67 万吨/年增至 2024 年的 13.55 万吨/年，年均增长率达 38.4%；但产能利用率回落至 44%。2024 年产量 5.9 万吨，同比仅增长 8%，增速趋缓。行业集中度较高，吉林化纤（产能占全国 24%）及中复神鹰（21%）为头部企业，光威复材、中简科技等紧随其后。

市场前景，潜力巨大

2023 年全球碳纤维市场规模 68 亿美元，预计 2028 年达 105 亿美元，年均增速 9.1%。人形机器人领域，优必选 WalkerX 单机用量约 2kg；傅利叶 GR–1 单机用量约 2.5kg。预计 2028 年全球需求量 1000 吨。