基础化工行业研究：人形机器人：开启量产元年，材料端迎来机遇

敬请参阅最后一页特别声明 1 投资逻辑 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 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。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，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，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%。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 AI 材料，“肢体”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醚醚酮（PEEK）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（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(PI)薄膜。 风险提示 机器人产能释放不及预期、材料渗透率提升不及预期、技术迭代导致材料被替代、竞争格局恶化等风险。 行业深度研究 敬请参阅最后一页特别声明 2 扫码获取更多服务 内容目录 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.................................. 4 二、高端工程塑料：替代传统金属材料，实现轻量化.................................................. 6 2.1 聚醚醚酮（PEEK）：机器人骨架轻量化的重要材料............................................. 6 2.2 聚酰胺（PA）：机器人零部件常见材料....................................................... 7 2.3 聚苯硫醚（PPS）：兼具性价比的机器人骨架轻量化材料........................................ 8 2.4 液晶聚合物（LCP）：机器人核心零部件的主要材料........................................... 10 2.5 热塑性弹性体（TPE）：性能独特的第三代橡胶材料........................................... 11 2.6 超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）：强度极高的高性能纤维材料................................... 12 三、碳纤维：机器人轻量化的核心材料............................................................. 14 四、电子皮肤：实现机器人的感知交互能力......................................................... 16 4.1 柔性传感器：智能交互的核心............................................................. 17 4.2 柔性基底材料：PDMS 和 PI 应用较多 ....................................................... 19 五、投资建议................................................................................... 22 六、风险提示................................................................................... 22 图表目录 图表 1： 人形机器人具备三大特点 ................................................................. 4 图表 2： 人形机器人已经迈入智能化发展阶段 ....................................................... 4 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 ......................................... 5 图表 4： 人形机器人的结构组成 ....................................................