2025年基础化工行业专题研究：人形机器人，开启量产元年，材料端迎来机遇

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。

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。

人形机器人潜在应用场景丰富，未来市场空间巨大。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 Lv1 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 toB 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 Lv1 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，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。

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。

人形机器人的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。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 AI 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，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、LCP、TPE、 UHMW-PE 等。

2.1 聚醚醚酮（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（ICI）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℃的环境下使用 5000 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。

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%。 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 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/年聚醚醚酮装置，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。

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%。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、多数无机盐 溶液、烃类、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 Ensta Paris Tech 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，Poppy 的所有零件都是使用聚酰胺 3D 打印而来。

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 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。

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、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。

2.3 聚苯硫醚（PPS）：兼具性价比的机器人骨架轻量化材料

聚苯硫醚（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 1.34-1.36g/cm3；自身是绝缘体，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醚市场应用最大的两个领域，占比接 近 80%。

PPS 最早于 1968 年被菲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。PPS 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。

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，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。

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、烯烃类、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%。TPE 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、垫圈和软管；在医疗行业，超过 20%的医用管融 合了 TPE 材料。

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、SIS 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。

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，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 1.7 倍。UHMWPE 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。

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 Allied、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%。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。

三、碳纤维：机器人轻量化的核心材料

碳纤维指的是用腈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。

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 年开始需求回落，2024 年国内碳纤维期末库 存较期初库存增加约 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%。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%、11%。

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%。

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 1.6 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。

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。

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。此外，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。

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、传感器设计与制造、系统集成与应用开发，以及最终的产 品销售与服务。在上游环节，原材料包括各种导电材料、柔性基底材料、封装材料等； 下游环节则是系统集成与应用开发，主要应用于健康监测、人机交互和机器感知领域。 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%。

全球柔性触觉传感器市场主要被海外企业占据，国内企业加速布局中。全球排名 TOP5 的厂商主要包括 Novasentis、Tekscan、Japan Displayinc.(JDl)、Baumer、Fraba， 合计占有大约 57.1%的市场份额。随着下游人形机器人产业的快速发展带动，国内柔 性触觉传感器行业也得到了快速发展，一些国内企业凭借在技术研发、市场应用等方 面的优势渐露头角。目前国内布局了柔性传感器业务的上市公司主要有汉威科技、福 莱新材、申昊科技等，汉威科技的柔性传感器与机器人相关厂商的合作尚处于送样、 个性化方案定制、小批量供货等前期阶段；福莱新材也已构建了较为完整的柔性传感 器链路自主研发体系，目前项目中试进展顺利，正与多家下游厂商接触，推进产品的 定制研发与送样。

4.2 柔性基底材料：PDMS 和 PI 应用较多

具有理想的柔韧弹性与力学强度的基底材质可以给柔性机器人压敏皮肤起到很好的 承载衬垫的作用，而新型柔性高分子薄膜材料能够很好地满足其要求。它们因具有超 薄透明、柔韧弹性、抗力学破坏的优势而逐步被应用到柔性传感电路集成作为柔性衬 垫，常用的基底材料有聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)和聚酯(PET)等高分子 薄膜材料。

聚二甲基硅氧烷（PDMS）是目前常用的软材料之一，由于其具有优异的生物相容性和 稳定性、高透明度以及易成型性，在微流体、组织工程、柔性设备、可穿戴设备以及 许多其他领域中具有广阔的应用前景。聚二甲基硅氧烷又名二甲基硅油，根据相对分 子质量的不同，外观由无色透明的挥发性液体至极高黏度的液体或硅胶，属于有机硅 深加工产品。产品具有优良的物理特性，可直接用于防潮绝缘、阻尼、减震、消泡、 润滑、抛光等方面，广泛用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液和热载体，以及用作 消泡、脱模剂、油漆及日化品添加剂。

硅油主要用于纺织日化领域，整体需求稳步增长。硅油为呈链状结构的线性聚硅氧烷， 室温下为液体油状物，主要用作纺织印染助剂、日化助剂、高级润滑油、防震油、绝 缘油、真空扩散泵油、脱模剂、消泡剂、抛光剂和隔离剂等。据 SAGSI 统计，2023 年 我国硅油消费量约 56.1 万吨，同比增长 9.4%。综合来看，2023 年纺织、日化及化工 行业消费占比占据前三位，分别是 30.4%、22.5%、21%，其中纺织行业消费占比有所 降低，同比下滑 1.2pct，化工、机械和电子电气行业消费占比均有提高，提高幅度 分别为 0.6pct、0.4pct、0.3pct。考虑到硅油下游应用大多偏刚性消费，预计未来整 体需求有望继续维持缓步增长的态势。

我国硅油产能扩产加速，出口需求有所回落。2023 年我国硅油产能同比增长 26.3%达 到 106.8 万吨，产量同比增长 5.8%达到 61.8 万吨，过去几年在产能大幅扩张的背景 下行业的产能利用率持续下滑，从 2019 年的 78.3%下滑至 2023 年的 57.9%。从进出 口表现来看，2023 年我国硅油进口量同比增长 5.3%达到 5.6 万吨，出口量在 2021- 2022 年连续高增后有所回落，2023 年同比下滑 9.4%至 11.2 万吨。未来随着机器人 皮肤覆盖面积扩大，柔性基材需求有望持续增长。

聚酰亚胺（PI）产品性能优异，生产要求较高。PI 是指分子结构主链中含有酰亚胺 结构的高分子聚合物，高性能 PI 的主链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI 具有 最高的阻燃等级(UL-94)，良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、耐老化性 能、耐辐照性能、低介电损耗，且这些性能在很宽的温度范围(-269℃-400℃)内不会 发生显著变化。从生产流程来看，PI 薄膜产品以 PMDA（均苯四甲酸二酐）和 ODA（二 氨基二苯醚）为主要单体，在极性溶剂 DMAc 或 DMF 中聚合形成 PAA 树脂溶液，然后 流涎成凝胶膜，经定向拉伸和亚胺化、后处理工序制成。除树脂合成外，其他工序均 于万级以上洁净车间中进行。

PI 薄膜应用领域不断丰富，电子为核心下游。根据应用类别的不同，PI 薄膜可分为 电工 PI 薄膜、电子 PI 薄膜及热控 PI 薄膜等，其中电子 PI 薄膜、热控 PI 薄膜主要 应用领域基本为消费电子。从终端应用场景来看，电子 PI 薄膜作为 FCCL（柔性覆铜 板）、封装基板（COF）等的核心原材料，终端行业涉及消费电子、5G 通信、汽车、工 控医疗、航天军工等各个领域；电工 PI 薄膜主要用于电工绝缘领域，随着行业技术 水平的提高，具备高绝缘强度、耐电晕特性的产品不断出现，从传统电工绝缘延伸到 高速轨道交通、风力发电、新能源汽车等领域。

高性能 PI 薄膜行业壁垒较高，市场长期被少数国外厂商占据。我国大陆地区 PI 薄膜 和相关下游产业起步相对较晚，目前低端电绝缘 PI 薄膜市场基本已实现自给，但高 性能电子领域的产品仍然高度依赖进口。从市场格局来看，2023年行业的CR3为48.8%， 其中 PIAM 为全球 PI 薄膜行业龙头，市占率为 28.9%，头部的钟渊化学和东丽杜邦市 占率分别为 11%、8.9%，可以发现市场份额长期掌握在美国、日本和韩国等企业手中。 据统计，热控领域的国产占有率不到 20%、电子领域的国产占有率不到 10%，国产占 有率低一方面表明国产替代空间广阔，但同时也说明行业壁垒较高。行业壁垒首先体 现在产能壁垒，产能低主要受限于设备限制，PI 薄膜生产设备多为非标设备且精密 度要求高，国外巨头又对设备工艺严格保密，国内厂商自行设计难度较大，瑞华泰是 国内少数具备宽幅生产线自主设计能力的厂家之一，其余国内厂商产线主要进口自 日本。

我国 PI 薄膜企业产能持续扩张，国产化替代稳步推进。在近年国产 PI 薄膜厂商快速 扩产的基础上，2023 年末国内主要高性能 PI 薄膜厂商已投产年产能约 3426 吨，在 建产能约 2089 吨。但仍低于国内市场需求量（热控和电子领域需求量分别约 4000 吨 和 7000 吨），也远低于国外 PI 薄膜厂商产能，PIAM、钟渊化学等主要国外厂商 2020 年合计年产能就已达 15240 吨，产能不足直接阻碍国内厂商抢占市场份额。未来随着 在建产能陆续放量，我国 PI 薄膜企业市占率有望继续提升。建议关注瑞华泰、国风 新材、利安隆等具备 PI 薄膜产能的上市公司。

编辑：火腿肠