轻量化是人形机器人商业化前期前夕的进修课。轻量化可以解决当前人形机器人行业的几大痛点---续航、散热、灵活度、搬运等成本等：

（1）延长续航能力：通过减少重力势能&转动惯性实现静态&动态功耗降低，减弱对电池能量密度需求，使机器人在一次充电后能够运行更长时间，减少充电次数，提高工作效率和使用便利性，进而提升续航；

（2）零部件要求降低，缓解电机发热：减重可以减少轴承、连接件的称重与摩擦，电机功率需求降低等，关节处的电机及其他零部件的负载压力减小。电机发热现象会得到缓解，零部件的磨损也会减小，从而延长机器人关节和整体的使用寿命，降低维护成本和维修频率；

（3）提升灵活度：降低零部件惯性，电机实现加速与减速所需扭矩更低，能更快速地做出各种动作，如快速转身、跳跃、躲避障碍物等，控制更加灵活，进而提升通用性；

（4）降低成本，易于运输和搬运：采用轻量化材料和结构设计，可以减少材料的使用量，降低材料成本。例如，使用镁合金、碳纤维、高性能工程塑料等轻质材料，虽然这些材料的单价可能较高，但在整体用量减少的情况下，总成本可能会降低。轻量化的人形机器人在运输过程中更易于搬运和装卸，降低了运输和安装成本。

2、轻量化的路径

当前，轻量化处于产业早期人形机器人轻量化的路径可以分为结构轻量化和材料轻量化：

（1）结构轻量化：通过参数优化/拓扑优化/形态优化/集成化来实现“0成本”轻量化；

1）参数优化：通过改变人形机器人的尺寸、零部件的布局、零部件及材料的厚度等方式对结构的直接优化，实现对“冗余”零部件的减少。

2）拓扑优化：是一种数学方法，采用先进的算法，来分析出结构的受力情况，找出冗余或不足的部件，通过精确的计算，每一处的应力分布，算出哪里的机构需要加固，哪些部位可以简化，实现材料的最优配置。

3）集成化：①关节模组集成化：将伺服驱动器、电机、减速器、编码器等关键核心零部件集成为一体化关节模组，能够减少连接件的使用同时节省空间；② 结构件一体化：参考汽车的一体化压铸技术，通过减少零件数量、简化生产工序，实现机器人本体减重与成本降低。

（2）材料轻量化：当前主流的方式是采用碳纤维、镁铝合金或“以塑代钢”实现性能达标下的密度降低，如peek材料。

1）镁合金是优质的轻质合金。镁金属具备：1）比铝高的比强度；2）良好的延展性；3）良好的热销散性、减震性及机械加工性；4）振动阻尼特性好；5）抗电磁干扰能力强；6）完全可回收和充足的可用性。

2）镁铝合金已在汽车轻量化中成熟应用。如奥迪A8，自1993年应用全铝车身框架结构（ASF）技术，将铝、钢、镁和碳纤维增强复合材料结合，显著减轻车身重量；宝武镁业和埃斯顿机器人联合推出镁合金工业机器人新品“ER4-550-MI”，其轻量化设计相较于铝合金版本减轻自重11%，未来，镁合金，可在人形机器人的骨骼、外壳等部件应用可期。

PEEK材料，即聚醚醚酮（Poly-ether-ether-ketone），是在主链结构中含有两个醚键和一个酮键的重复单元所构成的高聚物，属于特种工程塑料。与其他工程塑料相比，PEEK具有更加优异的高耐热性、热稳定性、机械性能、韧性、化学抗性、耐磨性和滑动性能，被誉为“工程塑料金字塔的皇冠”。

曾经PEEK材料的价格堪比银价，2025年进口PEEK材料价格约为800-1000元/公斤，0.8-1元/克；国产PEEK材料价格约为400-500/公斤。

对比其它工程塑料，PEEK性能全面、优势显著，PEEK是公认的全球性能最好的热塑性材料之一，具体优点如下：

下图：常用普通塑料、工程塑料及特种工程塑料示意图

3、分类

• PEK分子链规整，比PEEK具有更优越的耐热性和耐化学性，以及更高的机械性能。
• PEKK主链的酮基含量高于PEEK，增加主链的刚性，具有更高的耐温性。
• PEEKK保持了PEEK的主链结构的同时，又引入刚性的酮基，从而增大了酮基和醚键之比，使得聚合物链的刚性提高，耐热等级提高。

下图：主要的聚芳醚酮类（PAEK）材料：

4、PEEK材料三重壁垒：技术、客户、资金

（1）技术壁垒高：

PEEK作为性能优异的特种工程塑料，国际厂商对其技术、配方、设备等相关知识产权和技术秘密的保护和封锁十分严格，国内厂商完全需要自主研发。

 在偏重技术的精细化工领域，反应过程涉及大量参数优化和合成操作工艺与know-how，需要持续投入、长期积累才能获得。

（2）客户验证周期长

PEEK树脂对终端产品的性能及品质具有重要意义，因此下游客户对供应商的技术水平、生产条件及生产设备、质量管控、财务情况、企业信誉等方面需要进行全面综合考察，进入下游知名客户供应链需完成多级认证及评审，周期较长。而且PEEK在不同树脂供应商之间切换的成本也较高。

（3）资金投入大

PEEK材料的大规模工业化生产需要长周期、大量资金的投入，用于探索掌握PEEK从实验室合成到最终产业化的全流程生产能力，包括合成和提纯理论、制备技术、生产工艺、设备设计等。

5、PEEK产业三大痛点：成本、产能、环保

（1）价格居高不下：

PEEK材料在市场上的价格相对较高，一般在800-1000元/kg，这使得其在一些对成本敏感的领域应用受限，难以大规模推广。2025年，进口PEEK材料单价约为7.7万英镑/吨，国产PEEK材料单价约为40万元/吨。两点原因：

一是：合成工艺复杂，产线建设成本高昂。PEEK的合成需经历高温高压反应和精密聚合过程，每千吨产能需要投入1.3亿元左右。二是 ：核心原材料价格高昂，如其主要原材料氟酮DFBP价格约15万元/吨。

（2）全球产能不足，验证周期长：

当前PEEK行业产能主要集中在英国威格斯、比利时索尔维、德国赢创等少数几家国际巨头手中，全球产能相对有限，无法满足日益增长的市场需求，导致市场供应紧张，价格波动较大主导的格局，虽然国产企业如，中研股份、沃特股等逐步实现技术突破，但整体产能仍较低，且高端产品仍依赖进口。

另外，PEEK材料生产工艺复杂难度大，具有较高的熔点和粘度，加工过程中需要较高的温度和压力，对加工设备的要求较高，普通的加工设备难以满足其加工需求，这增加了加工成本和难度。

另外，工业化生产的验证周期较长，新产线建设需 2-3 年。且作为结构件和功能件，需要注塑成型、挤出成型、模压成型等工作，这些工艺对加工技术和经验要求较高；而且对工作环境恶劣、性能要求苛刻的，对产品质量的稳定性、寿命要求较高，因此开发测试验证比较长。

（3）回收技术不成熟，环保问题：

PEEK的不可生物降解特性及高分子结构使其难以通过传统塑料回收流程处理，废弃材料多采用填埋或焚烧，存在潜在环境风险。生产过程中产生的含氟废弃物需特殊处理，增加了环保合规成本。

此外，PEEK的高温加工会释放有害气体，如氟化物、有机废气，对生产环境与工人健康构成威胁。增加企业的环保成本和治理难度，而且，目前回收技术还没大量商业化。

三、发展历史溯源

1、 初始孕育阶段（1978-1992年）：

1978年，英国帝国化学工业公司（ICI）成功开发出PEEK，并将其工业化，产能达1000吨/年，主要应用于国防军工领域。随后，ICI又开发出其玻璃纤维和碳纤维增强产品，并申请了专利。

2、垄断发展及瓦解阶段（1993-2004年）：

1993年，英国威格斯（Victrex）公司从ICI收购了PEEK业务，呈现垄断式发展态势。2003年，其产能增加至2800吨/年，应用领域也从军用拓展至工业及生物医疗等民用领域。在此期间，杜邦、巴斯夫等公司也纷纷开发出类似产品，但威格斯仍占据主导地位。同时，由于PEEK多应用于军事领域，曾长期被巴黎统筹委员会列为战略物资，对中国实施封锁和禁运。

为满足国防和民用高科技发展的需求，中国将其列入“七五”至“十五”国家重点科技攻关项目以及“863计划”展开研究。吉林大学吴忠文教授团队自主研发出具有独立知识产权的PEEK专利技术，创建了吉大高新材料有限责任公司并投产，打破了威格斯的垄断。

3、 全面发展阶段（2005年-至今）：

2005年，赢创（Evonik）收购了吉大高新，索尔维（Solvay）收购了印度Garda的PEEK业务，市场竞争格局逐渐多元化。2009年，中国金发科技股份有限公司、盘锦中润特塑有限公司等企业进入该领域。此后，PEEK改性复合和加工技术不断发展，应用领域持续扩大。

目前，英国威格斯、比利时索尔维、德国赢创是世界上主要的PEEK生产商，而中国企业如中研股份等也在市场中占据了一定份额，推动着PEEK材料行业不断发展。

四、市场和竞争格局

1、市场空间

根据中商情报网和沙利文的数据，2024年全球PEEK材料市场规模为61亿元，同比增长10.9%，2018-2024年复合增速为9.2%。

2024年中国PEEK材料市场规模为19亿元，同比增长11.8%，2018-2024年复合增速为15.5%。

2、竞争格局：一超多强

目前，全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”竞争格局。据中研股份招股书，英国威格斯是全球最大PEEK 生产商，产能达 7150 吨/年 ; 比利时索尔维现有PEEK产能 2500吨/年，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 PEEK产能 1800 吨/年，其主要生产主体位于中国，产品主要出口欧洲。

当前PEEK行业参与者呈三梯队分布：

第一梯队：威格斯（PEEK的发明者）。据中商情报网数据，2024年威格斯全球产能占比约38%，为全球高性能聚合物领域龙头；

第二梯队：世索科（原索尔维集团拆分后成立的特种化学企业）、赢创。 2024年世索科、赢创全球产能占比约12%、8%；

第三梯队：中研股份等。近年来行业新进入者众多，中研股份为其中佼佼者， 2024年中研股份全球产能占比约5%。

下图：2024年中国PEEK企业产能占比低于42%

2021年，全球PEEK年产能约为1.4万吨/年，中国企业占比17.3%。据中商情报网预测，2025年，中国PEEK年产能将达到10000吨/年，届时全球PEEK年产能达2.4万吨/年，中国产能占比达42.0%。

另外，国内PEEK厂商包括中研股份、吉大特塑鹏孚隆、山东浩然、山东君昊、吉林聚科等。 

五、产业链

PEEK材料上游：主要是化工等原材料供应，中游：为材料制造，下游：则是广泛的应用领域，具体如下：

1、上游：化学材料

PEEK材料上游主要是化学原料生产。核心原材料包括氟酮（DFBP）、对苯二酚、二苯砜、碳酸钠等，其中氟酮是合成PEEK的关键材料，约占原材料成本的60%，每生产1吨PEEK需消耗约0.8吨DFBP。

DFBP的制备流程：萤石矿→氢氟酸→DFBP。其中，萤石矿是DFBP主要原材料。萤石是不可再生资源，根据美国地质调查局发布，中国萤石可采储量位列世界第二，且为保护资源，我国从1999年起就将萤石列为战略资源，并由商务部实施了限制出口的政策，全球氟化工行业逐步向包括我国在内的发展中国家转移。

2024年中国氟酮消费量达2192吨，中商情报网预测2025年中国氟酮消费量将达2411吨，同比增长10.0%。

氟酮产能主要集中在中国，国内氟酮产能占全球总产能80%，主导工业级市场。海外生产商主要有英国威格斯、比利时索尔维、德国赢创（海外产能主要以威格斯为主导）；国内生产氟酮主要企业有中欣氟材、新瀚新材、营口兴福等。

2、中游：生产制造

中游主要是PEEK材料的制造，包括PEEK颗粒、PEEK粉末、PEEK增强颗粒等产品的生产。制备工艺主要有溶液聚合等，还涉及改性加工环节。

聚合反应 ：在生产 PEEK 时，首先要将上述原材料进行精确配比后投入聚合反应釜。在高温、高压以及特定催化剂的条件下，引发单体间的聚合反应。这个过程需要严格控制反应温度、压力、搅拌速度等参数。例如，反应温度一般在 300 - 400℃左右，压力会根据具体反应体系进行调整。催化剂的选择和用量也至关重要，它会影响反应速率、聚合度以及最终产品的性能。

而若以合成机理对生产工艺进行分类的话，则可以分为亲核取代和亲电取代两类。其中亲电工艺采用以二苯醚和间苯二甲酞氯为原料的低温反应制备。其优点是条件温和、原料来源方便，但存在较多的聚合物支化、交联等副反应。如下图：

加工成型 ：PEEK 树脂经过聚合反应后得到的是颗粒状的原料。为了使其能够应用于各种领域，需要进行加工成型。常见的加工方法有注射成型、挤出成型和模压成型等。以注射成型为例，将 PEEK 颗粒加热至其熔点以上（约 340 - 410℃），使其处于熔融状态，然后在高压下将熔融的 PEEK 注入模具型腔，经过冷却固化后得到所需形状的制品。在挤出成型过程中，PEEK 颗粒通过挤出机的螺杆输送和加热，在螺杆的剪切作用和高温下熔融，从机头挤出形成连续的型材，如管材、棒材等。

3、 下游：应用

PEEK材料因其优异的性能，下游应用广泛，主要集中在航空航天、电子信息、汽车制造、医疗等对轻量化要求较高的领域。例如在航空航天领域用于制造飞机零部件，电子信息领域用于生产半导体相关部件，汽车制造领域用于制造发动机部件等，医疗领域可用于制造植入性医疗器械等。如头盖骨修复体、缝线锚钉、椎间融合器等医疗器械，及手术头架、外固定支架等设备等。

此外，随着新能源汽车和人形机器人产业的发展，其对PEEK材料的需求也在不断增加，是人形机器人关节与传动系统的核心替代材料。

六、细分标的：

以下为不完全列举：

1、上游：原材料企业

氟酮(DFBP)：

（1）中欣氟材：氟酮（DFBP）国内龙头，产能5000吨/年，深度绑定威格斯、中研股份等头部企业。特斯拉人形机器人核心原料独家供应商。

（2）新瀚新材：PEEK原料供应商，全球70%PEEK原料氟酮DFBP供应商，深度绑定国际巨头威格斯、赢创等巨头，2024年特种工程塑料业务营收增长116.7%。

（3）兴福新材（新三板）：PEEK中间体龙头。23年已有2000吨氟酮产能，在全球PEEK中间体市场份额约占45%，在全球PEEK中间体生产企业中排名第一。

其它原材料：

（1）对苯二酚/间苯二酚：占原料成本15%左右，企业包括：

① 浙江龙盛：主营产品为分散染料、活性染料，全球染料龙头，国内间苯二酚市占率第一，间苯二酚是合成 PEEK 的重要原料；

② 兄弟科技：全球维生素及精细化工领域的龙头，生产对苯二酚、香兰素等产品，苯二酚产品可作为 PEEK 生产原料，目前主要供应国内主流丙烯酸生产商。

（2）添加剂（碳纤维、玻璃纤维、PTFE）：在复合增强类PEEK材料成本占比20%，全部PEEK材料占比5%左右，其中：

① 玻璃纤维：中国巨石、泰山玻纤、国际复材、重庆国际等；

② 碳纤维：吉林化纤、宝旌系、上海石化、中复神鹰、中简科技、恒神股份和光威复材等。

2、中游制造企业：

（1）中研股份：中国PEEK材料第一股，是目前PEEK年产量最大的中国企业，全球第四，2022-2024年公司营业收入从2.48亿元增长至2.77亿元；是特斯拉Optimus关节轴独家供应商，还与宁德、迈瑞医疗等头部客户深度绑定。

（2）金发科技：拥有全球最大的改性塑料产能（300万吨/年），自研PEEK聚合技术，500吨/年产线可适配机器人关节需求。

（3）沃特股份：作为国内特种高分子材料龙头企业，覆盖工程树脂的产业化合成布局，沃特股份在LCP（液晶高分子）材料领域技术全球领先，产能位居国内第一、世界前列，已实现进口替代。

（4）凯盛新材：全球第三家PEEK生产商，PEKK材料性能超越PEEK，中科院合作开发预浸材料应用于卫星部件，适配航空航天轻量化需求。

3、下游应用企业：

（1）唯科科技：精密注塑模具龙头企业，在汽车零部件、电子烟等细分领域具备技术壁垒，深度绑定宝马、奔驰车厂；公司量产PEEK丝杆、打印头等部件，供应特斯拉Optimus灵巧手关节。

（2）肇民科技：国内首家实现PEEK在机器人丝杠规模化应用的企业，是宇树机器人PEEK供应商，获特斯拉执行器包塑产品订单。

（3）肯特股份：PEEK 减磨及高温耐压系列产品成熟，机器人用自润滑轴承材料磨损率降 80%，寿命较金属延长 3 倍，供货 ABB。

（4）康拓医疗：国内颅骨修复 PEEK 材料龙头，医疗领域应用领先，业绩稳定增长。