政府報告新詞“具身智能”催生材料技術新機遇

在2025年的政府工作報告中,“具身智能”作為新興科技領域的重要概念被提及,引發了社會各界的廣泛關注。這一概念不僅代表著人工智能技術的前沿發展方向,更預示著科技與材料產業深度融合的新趨勢。本文將結合近期相關報道,深入探討具身智能的發展現狀、材料需求以及未來趨勢,以期為行業從業者和關注者提供有價值的參考。

具身智能:從概念到產業

定義:是指一種基于物理身體進行感知和行動的智能系統,其通過智能體與環境的交互獲取信息、理解問題、做出決策并實現行動,從而產生智能行為和適應性。人形機器人作為具身智能的典型代表,被視為實現具身智能的最佳載體之一。

產業鏈概況:上游環節是具身智能產業的基礎,主要包括芯片、傳感器、控制器、電機(含伺服電機)、通信模組、能源管理等。中游環節是產業鏈的技術核心,涉及AI算法、操作系統、云服務以及中間件的開發與集成。下游環節是產業鏈的最終輸出端,涵蓋了機器人、自動駕駛載具等主要產品,以及這些產品在工業制造、服務業、醫療康復、教育娛樂、交通出行、公共安全等領域的多元化應用場景。

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發展概況:隨著我國科技的飛速發展、數字化轉型的加速,以及人工智能技術的不斷突破和創新,具身智能的市場規模呈現出顯著的增長態勢。據據測算,具身智能的市場規模已從2018年的2923億元增長至2023年的7487億元,年復合增長率達到20.7%。在AI大模型的帶動之下,具身智能正在成為今年最火的賽道之一,特別是機器人領域,進入了發展快車道。據IT桔子數據,2019年-2023年,中國機器人行業投融資案例從2019年的37起增長至2023年的103起,投資金額從19.83億元增長至97.39億元,年復合增長率為38.8%。2024年1-7月,行業共發生78起投融資案例,投融資金額53.62億元,預計延續增長態勢。

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未來發展:從技術層面看,人工智能算法的不斷成熟和大模型技術的突破為具身智能的發展提供了強大的技術支撐,使得具身智能可以在更多領域實現深度應用,從而提高生產效率、優化用戶體驗,進一步推動市場規模的擴大。從市場需求層面看,隨著社會對智能化解決方案的需求日益增長,具身智能作為一種創新的技術形態,正逐漸滲透到工業、醫療、物流、交通等多個領域。這種廣泛的應用場景將為具身智能帶來持續的增長動力。預計未來五年,具身智能的市場規模將持續增長,有望在2026年突破萬億規模。

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具身智能對材料的特殊需求

具身智能機器人需要在復雜環境下穩定運行,對材料的強度、耐久性、耐熱性、輕量化等性能要求極高。例如,PEEK材料憑借其出色的熱穩定性、機械性能和化學相容性,成為具身智能機器人制造的理想材料。此外,碳纖維復合材料、LCP、聚碳酸酯、PPS、有機硅和TPE等高分子材料也因其各自獨特的性能,在具身機器人中得到廣泛應用。

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PEEK材料的崛起與應用

PEEK(聚醚醚酮)是一種高性能的特種工程塑料,具有耐高溫、耐化學腐蝕、高強度、低摩擦系數等優異性能。在具身智能機器人領域,PEEK材料的應用主要集中在關節和四肢部位,這些部位對材料的耐磨性和柔韌性要求極高。


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PEEk產業鏈情況

PEEK 化學名為聚醚醚酮,主要由 4,4′?二氟二苯甲酮(DFBP)與對苯二酚,以二苯砜為溶劑,在碳酸鈉催化下縮聚而成。由于 PEEK 的分子鏈中含有大量的苯環,具有優良的物理和化學性質、力學和熱等性能,其相關性能顯著優于其他工程塑料或金屬材料。PEEK 的熔點達到 343℃,玻璃化轉變溫度(Tg)為 143℃,拉伸強度達到 100 MPa。另外在 250℃的高溫下,PEEK 也能保持較高的耐磨性和較低的摩擦系數。料具有耐熱性、耐磨性、耐疲勞性、耐輻照性、耐剝離性、抗蠕變性、尺寸穩定性、耐沖擊性、耐化學藥品性、無毒、阻燃等優異的綜合性能。處于工程塑料金字塔的頂端。

最初是在 1977 年由英國帝國化工(ICI)發明,于1978年首先開始產業化 PEEK,1981 年 ICI 最先將聚醚醚酮樹脂推向市場。在航空航天、汽車、半導體、醫療、工業機械等領域已有較為廣泛的應用。根據 Emergen Research 的測算,2019-2027 年期間全球 PEEK 材料市場規模將由 7.21 億美元增長至 12.26 億美元,對應 CAGR 約為 6.8%。

PEEK屬于合成樹脂,產業上游原材料主要包括氟酮(最關鍵,直接影響PEEK產品質量)、對苯二酚、二苯砜和碳酸鈉等,中游包括PEEK顆粒、PEEK粉末、PEEK增強顆粒等PEEK產品制造,下游的產品主要運用于新能源汽車、電子信息、能源及工業、醫療健康、航空航天等領域。具體如下圖:

          

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人形機器人用多少 PEEK

PEEK 憑優異的性能可用在人形機器人齒輪、關節、肢體等部位。人形機器人的單臺 PEEK 用量并無確切數字,特斯拉、優必選、智元等機器人平均重量在 58kg,假設其中齒輪和關節用 1kg 純 PEEK 材料,肢體中用 8kg 的 CF/PEEK 復合材料(PEEK 含量一般 30%以內)減重,那么單臺機器人的 PEEK 消耗量為 6.6kg。另一種估算方法,如果機器人機身整體用鋁合金密度測算體積,后用 PEEK 材料替代25%的體積,則 PEEK 材料的單臺機器人消耗約 6.9kg。

馬斯克稱 Optimus 人形機器人價格可能低于 2 萬美元,預計 3-5 年內量產。如果按 6.6kg/臺的 PEEK 用量口徑和 35 萬/噸的價格,單臺機器人按 14 萬元人民幣,PEEK 材料的單臺價值量約 2300 元,占比僅 1.65%。假設,100 萬臺機器人或將帶來 6600 噸的 PEEK 材料需求。根據中研股份數據,2021 年 PEEK 材料全球消費量為 7717 萬噸,人形機器人帶來的增量需求較為顯著。

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PEEK的其他應用

PEEK材料憑借其優異的性能,不光是在新興領域的人形機器人,在半導體行業、汽車行業、醫療健康、液壓行業等多個領域優勢同樣顯著。

PEEK材料應用在半導體行業的晶圓分選平臺上具有防靜電、耐磨,保護晶圓不被劃傷損壞的性能;應用在PCB直寫曝光機吸盤墊、晶圓清洗工裝夾具可實現不沾、耐磨、防腐蝕;在醫療行業,減摩、耐磨、潤滑的涂層性能使PEEK材料成為制造手術工具的理想選擇,如手術吻合器;在汽車行業,PEEK 優異的耐高溫性能和機械性能,使其用于制造發動機、汽車空調壓縮機、汽車座椅等關鍵零部件。這些部件在發動機工作時需要承受高溫、高壓和高速旋轉的作用,PEEK 材料能夠確保其長期穩定運行;在液壓行業,齒輪泵側板的涂層性能可減少跑合時間、降低初始摩擦系數,柱塞泵配油盤的涂層性能可減摩、耐磨、抗疲勞沖擊。

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需求與格局

國產 PEEK 產品已突破,但自主供應能力仍有不足。目前,全球 PEEK 生產廠商呈現“一超多強”的競爭格局。其中,英國威格斯是全球最大的 PEEK 生產商,產能達到 7,150 噸/年,約占全球總產能的 60%。2016 年以來,以中研股份為代表的國內企業打破了國外公司在 PEEK 領域的壟斷,我國自主生產的 PEEK 產品在國內電子信息領域的應用逐步擴大。根據沙利文咨詢統計,截至 2021 年,國內企業 PEEK 材料的合計產量約為 1154 噸,難以滿足當年國內下游領域客戶對 PEEK 材料的消費需求,國內近一半的 PEEK 需求仍需要通過進口才能滿足。

2027 年國內 PEEK 需求量將超 5000 噸,醫療、新能源、人形機器人等應用領域帶來新增量。根據沙利文咨詢的預測,在假設我國 PEEK 材料主要終端應用產品維持不變的情況下,2022 至 2027 年期間我國 PEEK 市場需求量將由 2334 噸提升至 5079 噸,對應 CAGR 約為 16.8%;市場規模將由 14.96 億元提升至 28.38億元,對應 CAGR 約為 13.7%。另外,隨著產業鏈上下游及科研院所對于 PEEK材料的不斷研究,PEEK 的新應用也在陸續推出,從而進一步拓寬 PEEK 材料未來的需求量及市場規模。PEEK 材料在顱骨修補及固定產品、脊柱類產品、新能源汽車 800V 電機漆包線、人形機器人領域的應用將有望帶來更高的需求增量。

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