随着特斯拉 Optimus 、Figure 01、优必选 walker s1、宇树科技 H1等产品加速商业化落地，全球人形机器人产业正迎来历史性机遇。据高盛预测，2035年全球人形机器人市场规模有望达到1540亿美元，未来十年将成为继新能源汽车后的又一万亿级赛道，吸引了全球科技企业争相布局。中国凭借逐步完备的供应链体系和快速迭代的创新能力，正成为全球人形机器人产业的重要一极。
人形机器人集成了人工智能、高端制造、新材料等先进技术，是先进制造业的集大成者，具有复杂的产业链路。上游包括原材料（金属、非金属）、核心零部件（减速器、电机、丝杠、控制器、传感器、电池等），以及相关的软件系统，中游为人形机器人本体智造，据不完全统计，国内人形机器人本体企业已超50家，下游则是终端应用市场，包括工业制造、医疗康养、教育科研、公共安全、家庭服务等等。
优必选人形机器人Walker S1协同进行大负载大尺寸料箱搬运，图源 龙华网
上游原材料包括本体结构件用的轻量化金属材料及非金属材料，以及电子皮肤基材PDMS/PI等，仿生皮肤用TPE、腱绳用UHMW-PE等，电机用无取向硅钢及稀土永磁材料等。
人形机器人要实现类人的动作能力，需尽可能降低自重——过大的重量会显著增加电机负载，影响运动灵敏性、载重及续航表现，目前，人形机器人常用轻量化材料包括铝合金、镁合金、工程塑料、碳纤维复合材料等。
① 铝合金密度为2.63～2.85g/cm³，仅为钢铁的⅓，有较高的强度(σb为110～270MPa)，比强度接近高合金钢，比刚度超过钢，有良好的铸造性能、塑性加工性能、导电/导热性能及耐蚀性和可焊性，是人形机器人轻量化首选材料。据悉，众擎人形机器人 SE01 采用航空级铝合金机身；宇树科技G1人形机器人采用铝合金与工程塑料结合，实现高强度与轻量化平衡；波士顿动力Atlas也采用高强度铝合金应对跳跃冲击；
△ 众擎人形机器人 SE01 采用航空级铝合金机身
② 镁合金是最轻的金属结构材料，密度约1.8g/cm³左右，为铝的⅔和铁的¼，其比强度高达133，弹性模量大，具有良好的抗震减噪性能、电磁屏蔽及散热性能，以及可加工性，兼具低成本与高性能优势，是人形机器人轻量化设计的优选。
在人形机器人中，镁合金可用于骨架结构、关节模组、壳体组件等核心部位。相较传统材料，其有助于减轻部件重量、提升驱动响应效率，并改善热管理和电磁屏蔽性能。
据报道，特斯拉Optimus Gen2通过镁合金部件减重10公斤，Optimus Gen3在旋转关节壳体和仿生手指骨架中应用镁合金，膝关节支撑结构重量降低42％；优必选Walker X的髋部传动系统采用ZM5镁合金齿轮箱，相较于传统钢制部件减重55%，运行噪音降低12分贝。
△ 机器人 UT -θ 2 机身采用AZ91D镁合金材料，图源东京大学
③ 工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，耐化学性能好，可替代金属作为工程结构材料使用。人形机器人常用工程塑料包括 聚醚醚酮PEEK、尼龙PA、聚苯硫醚PPS、PC/ABS合金、液晶聚合物LCP、超高分子量聚乙烯UHMW-PE等。
聚醚醚酮PEEK
属于聚芳醚酮（PAEK）大类，是一种由亚苯基环通过醚键和羰基连接而成的结晶型芳香族热塑性聚合物，是公认的全球性能最好的热塑性材料之一，主要性能优于金属和其他塑料材料。
PEEK 性能全面，刚性优于绝大多数特种工程塑料，在韧性、耐热、耐磨、耐腐蚀等方面均表现优异；比强度远高于钢和铝合金等普通金属，因此在满足强度要求的前提下，可以大幅度减小材料本身的自重，成为实现轻量化的解决方案。
△ PEEK与主要工程塑料、特种工程塑料性能对比情况，图源中研股份招股书
△ PEEK与通用金属钢、铝合金性能指标对比，图源中研股份招股书
聚醚醚酮PEEK在人形机器人上主要用于肢体骨骼、关节传动等部件。
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减速器齿轮等部件
PEEK出色的耐磨性和自润滑性，超低摩擦系数（0.1-0.2）、低热膨胀系数（约30×10^-6/K） ，用于关节齿轮和轴承，可减少部件磨损、降低能耗和噪音，同时强度高、尺寸稳定性好，且比金属材料更轻，可以提升人形机器人关节的扭矩/重量比，让机器人运动更高效精准，延长使用寿命。
△ PEEK复合材料轻量化谐波减速机，图源科盟创新
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灵巧手手指骨架、丝杠等部件
人形机器人反向行星滚珠丝杠 采用PEEK热塑性复合材料通过模具一次成形，相比金属CNC加工减少90%的材料损耗，精度媲美CNC，单件生产周期仅为CNC的1/5，支持快速批量交付，可以将丝杠单价降低40%，且在确保整体强度的同时，全塑化的反向滚珠丝杠比同尺寸金属丝杠更轻、成本也更低。
△ PEEK反向行星滚柱丝杠，图源瑞璐塑业
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六维力矩传感器
PEEK具有优异的韧性和刚性平衡，耐疲劳性媲美金属，同时具备良好的绝缘性。在六维力传感器弹性体结构中使用PEEK替代常用的金属材料（如合金钢、不锈钢、铝合金），可以降低惯性质量误差，提升测量精度。
△ PEEK 弹性体-用于六维力传感器，图源：《多维力传感器的静动态性能研究》（作者：付立悦），国金证券研究所
总的来看，PEEK是人形机器人实现轻量化目标的优选材料，随着人形机器人逐步商业化落地，PEEK材料在该行业的市场空间也将进一步增长。据国金证券研报测算，生产1000万台人形机器人将产生350亿元PEEK需求，到2027年国内PEEK材料需求将达到167亿元以上。
相关材料供应商有：
PEEK聚合：威格斯、世索科Syensqo （原索尔维）、赢创、中研股份、吉大特塑 、君华特塑、鹏孚隆、山东浩然 、盘锦中润、金发科技、沃特股份等
PEEK改性/型材加工：山东赛恩吉、道恩股份、江苏亨博、厦门长纤、江苏韩塑新材料、恩欣格、聚赛龙、聚科高新、聚泰新材等等
尼龙PA
中文名聚酰胺，是分子主链上含有重复酰胺基团—NHCO—的热塑性树脂总称。产品应用广泛，几乎覆盖每一个领域，是五大工程塑料中应用最广的品种，密度低，机械强度、刚度、硬度、韧性高，耐老化性能好，机械减振能力好，同时具有良好的滑动性、优异的耐磨性和机械加工性、尺寸稳定性好。缺点是吸水性强。
人形机器人主要应用的尼龙材料是PA66、PPA。
相关供应商包括：金发科技、艾曼斯、巴斯夫、赢创等。
△ 机器人Poppy，除马达和电子电路外的所有零件都采用聚酰胺（PA） 3D打印加工
PC/ABS合金
是由聚碳酸酯（Polycarbonate）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）合金而成的热可塑性塑胶，既具有PC树脂的优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能，又具有ABS树脂优良的加工流动性，适用于薄壁及复杂形状制品，保持优异的性能和成型性，可用于制备人形机器人外壳。
相关供应商有：科思创、金发、会通、LG化学等
△ 金发科技人形机器人材料解决方案
聚苯硫醚（PPS）
是一种半结晶且耐高温的工程热塑性塑料，其显著特点是具有出色的尺寸稳定性和耐化学性，同时还具有优良的机械性能、电气绝缘性、阻燃性、耐磨性、热稳定性等，是一种价格适中但具有先进性能的材料。
在人形机器人中，PPS材料可通过注塑成型与3D打印技术替代传统金属部件，可显著提升关节模组等核心部件的轻量化与耐高温性能，为机器人长周期、高负荷作业提供技术保障；还可用于机器人骨架、连接器等，实现本体轻量化。
相关供应商有：欧瑞达、中科兴业、沃特股份等
△ 欧瑞达 PPS材料
液晶聚合物（LCP）
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。总体来说，LCP材料具有高机械强度、流动性好、尺寸稳定性好、低吸湿、耐高温、低介电常数及低介电损耗等优异性能，适用于精密元器件，是微型电机、高频信号连接器的最佳材料选择之一。
在人形机器人中，LCP材料主要用于电机连接器中。
相关供应商有：普利特、金发科技、沃特股份等
△ 普利特LCP材料在连接器上的应用
④碳纤维复合材料，也称为“CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics)”，通常是指以树脂（热固/热塑）等为基体，以碳纤维及碳纤维织物为增强体的复合材料，具有密度小、比强度、比模量高、抗疲劳性好、抗震性好、可设计性强等优异的物理性能和使用性能，可广泛应用于航空航天、国防、建筑、交通运输等各个领域。
在人形机器人中，碳纤维复合材料可用于机械臂、骨架、关节等部件，实现轻量化设计。国内机构分析相关产品证明，使用碳纤维复材制作的机械臂整体质量较铝合金减轻30%，臂架重心和震动均因此有所降低，有效提升了安全稳定性。
相关供应商有：金发科技、挪恩复材、厦门长纤、南京聚隆等
△ 优必选人形机器人手臂采用碳纤维复合材料
⑤电子皮肤材料PDMS/PI等
电子皮肤（E-skin）是一种能够模仿人类皮肤结构和感知功能的柔性传感器系统，具有柔韧性和可穿戴性，能够实现与机器人的高度集成，作为机器人的“皮肤”，能够感知外界的触摸、压力和滑觉等，从而提高机器人的交互能力和环境适应性。
电子皮肤主要由柔性基材（PDMS/PI等）、活性功能层（压阻/电容材料）、电极层组成，通过信号转换实现触觉反馈。电子皮肤需具备柔韧、可拉伸和生物相容性，其核心基材主要包括：
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PDMS（聚二甲基硅氧烷）是一种透明、柔软且具有生物相容性的硅橡胶材料
特性：高弹性（可拉伸~100%）、透明性、化学惰性、生物相容，适合可穿戴设备。
应用：常用于压力/应变传感器基底（如仿生触觉传感器），或与纳米材料（碳纳米管、银纳米线）结合制成导电薄膜，是电子皮肤首选基材。
相关供应商：新安股份、埃肯有机硅、信宇人、汉威新材等
△ 基于PDMS制备导电弹性复合体，图源《基于聚二甲基硅氧烷柔性可穿戴传感器研究进展》，作者：金欣，畅旭东等
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聚酰亚胺（PI）薄膜
特性：耐高温（>400℃）、机械强度高，但柔性较差，需薄化（<10μm）以提升可弯折性。
应用：用于高温或高精度场景（如电子电路柔性衬底），部分集成传感器的电子皮肤需兼顾耐久性时选用。
相关供应商：瑞华泰、祥源新材、国风新材等
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热塑性聚氨酯（TPU）
是一种具有优异弹性和耐磨性的高分子材料，具有出色的可拉伸性、柔韧性及生物相容性等，是电子皮肤理想的基础材料。也可作为人形机器人仿生皮肤材料。
相关供应商：科思创、道恩股份、华峰化学、汇得科技等
△ TPU 薄膜+纳米银线制备的电子皮肤，图源华科创智官网
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Ecoflex（超弹性硅胶）
是一种具有低粘度、超柔韧性和优异拉伸性能的橡胶，是制造电子皮肤的良好候选材料。拉伸性更强（~900%），适合极端形变需求。
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水凝胶：
是一种以水或其他混合溶剂为分散剂的三维网络结构凝胶，具有可拉伸性、自愈合性、生物兼容性以及较高的离子导电性，但机械性能较弱，多用于医疗监测。
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热塑性弹性体（TPE）
是一种兼具橡胶弹性和塑料可塑性的高分子材料，通过改性技术优化后，可模拟人体皮肤的触感、弹性甚至温度反馈，成为仿生机器人外壳和触觉传感器的核心材料。除用于仿生皮肤外，TPE还可用于人形机器人电缆材料、关节缓冲减震材料等。
相关供应商：长鸿高科、深圳久烁广东炫丽、道恩股份等
△ 道恩股份TPE导电材料仿真皮肤
⑥UHMWPE
超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene，简称UHMWPE)，是一种具有优异综合性能的线型结构的热塑性工程材料。
UHMWPE纤维其以聚乙烯为原料，通过冻胶纺丝-超倍热拉伸技术制成的一种高性能纤维，集超强、超轻、高模、高抗等众多优异性能于一身，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维，是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的新一代高性能纤维。
UHMWPE纤维因其高强度、低蠕变性、耐磨损以及折叠不受损等特性，能够满足人形机器人动力传动的要求，主要用于灵巧手腱绳、手臂及腿部关节传动等，纤度要达到800D，断裂强力要达到40cN/dtex。相比钢丝等金属材料而言，UHMWPE纤维的优势是更轻，相对耗电更少，但价格也更高。
除腱绳外，UHMWPE还可用于人形机器人外壳、滑轮等
相关供应商：南山智尚、恒辉安防、同益中、千禧龙纤等
△ UHMWPE纤维腱绳，图源北京同益中