建材新材料行业研究：PEEK碳纤维复合，引领人形机器人轻量化浪潮

敬请参阅最后一页特别声明 1 CF/PEEK 复合有望在机器人机身重要关节率先渗透 通过 PEEK 与碳纤维复合，“以塑代钢”应用于机器人领域，可起到轻量化、耐磨自润滑、刚性/柔性兼具等优点，有望在机身重要关节、轴承等领域率先渗透： （1）六维力传感器：当机器人处于高速作业环境时，多维力传感器处于多维加速度场中，传感器弹性体惯性质量附加的惯性力矩会形成测量误差。因此，轻量化、灵敏度更高、满足其它力学性能的材料更适用于制作传感器弹性体，PEEK 材料契合以上特点，因此可被选为替代铝合金制作六维力传感器的弹性体。 （2）谐波减速器：相较金属基，采用 CF/PEEK 制备的谐波减速器具备①变形应力程度低，②阻尼特性好、能有效降低发生共振的可能性，③柔轮与刚轮齿的接触齿数以及啮合面积增加，提升谐波减速器的承载和抗冲击能力，④疲劳寿命更优等特点。 CF/PEEK 复合可解决塑料脆性问题的同时实现轻量化 市场普遍关心①PEEK 材料较脆，②单价偏贵等问题，我们认为： （1）CF/PEEK 复合可解决塑料脆性问题。塑料材质本身偏催、在外力冲击下易开裂，PEEK 拉伸强度、拉伸模量优于其他特种工程塑料/工程塑料，但低于传统金属，而机器人使用场景显然对强度、模量有要求。为解决 PEEK 低温脆性问题，当前常用做法为 PEEK 与碳纤维复合，碳纤维高强高模特性，赋予复合材料更高强度、模量以及抗变形特性。 （2）参考 PEEK 在汽车领域应用，新能源汽车行业对价格敏感度非常高，PEEK 在单价偏高的情况下，仍然在部分高端领域（如主动力轴承、800V 高压快充漆包线）因性能优势率先实现替代。2022 年 PEEK 在国内汽车市场空间约 526.87吨，占下游需求比重达 22%。 弹性测算：每 10 万台采用复合材料设计的机器人拉动 PEEK 增量约 195 吨 2025 年 1 月马斯克表示，如果一切顺利、2027 年特斯拉有望生产 50 万台机器人。同时，机器人主机厂商不断横向扩散，国内多家巨头下场。我们测算，每 10 万台采用复合材料设计的机器人，需要 195 吨 PEEK 材料。考虑到人形机器人的需求前景非常可观，PEEK 材料应用空间可期，人形机器人有望成为 PEEK 又一增长极。 考虑到目前常用于制造连续 CF/PEEK 预浸料的技术国内可能仍处于实验室阶段，同时复合工艺较为复杂，我们简单假设复合成本是 PEEK+碳纤维采购成本的 1-2 倍，测算当前价格下单个人形机器人 CF/PEEK 复合材料成本约 2645-3967元，占机器人成本的 1.48-2.21%。碳纤维体积含量 70%的 CF/PEEK 织物拉伸强度、拉伸模量与铝合金、钛合金基本相当，而密度仅为铝合金的 58%、钛合金的 36%，价格约为钛产品的 2 倍。 受益行业及标的梳理 受益行业及标的方面（1）PEEK：全球 PEEK 呈现“一超多强”的供给格局， 2016 年起国内企业打破国外公司在部分高端应用领域垄断，性价比较国外公司凸显。（2）氟酮：每生产 1 吨 PEEK 需消耗 0.7-0.8 吨氟酮单体，我们预计 2027年全球人形机器人行业拉动氟酮增量约为 1463 吨。 风险提示 新应用领域拓展不及预期；行业新增产能投放的风险；原材料价格大幅波动。 行业专题研究报告 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 1 谐波减速器+力矩传感器是机械臂核心零部件 ....................................................... 4 2 CF/PEEK 复合有望在机身重要关节率先渗透 ........................................................ 5 2.1 六维力传感器：PEEK 材料轻量化+灵敏度远高于铝合金 ........................................ 6 2.2 谐波减速器：CF/PEEK 制备性能更优 ........................................................ 7 2.3 CF/PEEK 复合可解决塑料脆性问题的同时实现轻量化 .......................................... 9 2.4 汽车领域已成为 PEEK 一大主要应用市场，CF/PEEK 复合有望在机器人机身重要关节、轴承等领域率先渗透....................................................................................... 10 3 弹性测算：每 10 万台采用复合材料设计的机器人拉动 PEEK 增量约 195 吨............................. 11 4 受益行业及标的梳理：PEEK 国产替代加速，同步关注上游氟酮环节 .................................. 14 4.1 PEEK：全球呈现“一超多强”供给格局，国产替代加速....................................... 15 4.2 同步关注上游氟酮环节................................................................... 15 5 风险提示..................................................................................... 16 图表目录 图表 1： 机器人机械臂关节方案 ................................................................... 4 图表 2： 六维力传感器在人形机器人上的应用 ....................................................... 4 图表 3： 2017-2019 年谐波减速器下游应用领域拆分.................................................. 5 图表 4： 工业机器人成本构成 ..................................................................... 5 图表 5： PEEK 性能优点........................................................................... 5 图表 6： PEEK 以其优异的性能，在中高端领域逐步替换金属材料....................................... 6 图表 7： PEEK 在密度、弹性模量方面与人体骨骼十分接近，正在快速替代部分医用金属................... 6 图表 8： PEEK 弹性体-用于六维力传感器..........