灵巧手:UHMWPE 纤维是主流腱绳材料。具有质量轻、模量高、耐磨损、柔韧性好等优异功能可以应用为人形机器人灵巧手腱绳材料。
电子皮肤:材料选择和结构设计是性能实现的关键。常见的电子皮肤主要由柔性基体和导电填料两部分组成。选取合适的柔性基体,可赋予电子皮肤基本的柔韧性;其次将导电填料和柔性基体复合,可在保障电子皮肤柔性的基础上,提供电子皮肤优异的电传感性能。
轻量化:PEEK 材料系人形机器人的重要组成部分,DFBP 为 PEEK 核心原料,需求有望受益于行业空间增长而迅速扩张。
国内机器人市场规模有望在 2045 年后达 10 万亿元级,不断上升的市场空间也将触发相关材料的需求增长。本报告将从轻量化材料、灵巧手相关材料、电子皮肤相关材料等与机器人制造、性能提升相关性极强的材料出发,深度剖析新材料方向。
01
重视人形机器人相关新材料机会
国内机器人市场规模有望在 2045 年后达 10 万亿元级,不断上升的市场空间也将触发相关材料的需求增长。以下将从轻量化材料、灵巧手相关材料、电子皮肤相关材料等与机器人制造、性能提升相关性极强的材料出发,深度剖析新材料方向的机会。
02
UHMWPE 纤维以及钢绳系灵巧手主要腱绳材料
一般而言,机器人与环境交互的方式主要包括:移动行走、视觉等信息的获取和决策的执行输出,其中操作和动作决策的执行输出工具在机器人学领域中被称为末端执行器。末端执行器系机器人执行部件的统称,一般安装于机器人腕部末端,按其功能可以分为工具类和抓手类两种。工具类末端执行器是根据具体工作需求专门设计并预留标准化接口的机器人专用工具,包括:喷枪、涂胶枪、电焊机、弧焊焊枪、毛刺打磨机、铆钉枪、体温枪、手术刀具、吸盘等;抓手类机器人末端执行器则类似于人的双手,负责执行各种动作、抓持和操作的任务,包括:两指夹持器、多指抓持手以及多指灵巧手。
灵巧手是为多任务而研究开发的一种智能型通用夹持器。近年来,机器人末端操作器正在朝向多自由度、多关节的仿人多指灵巧手方向发展。多指灵巧手可以认为是安装在机器人末端的一种可实现多种操作功能的小型机器人,是可以实现灵活操作的末端执行器。
腱绳式驱动系灵巧手的主要传动形式之一
驱动系统是机器人灵巧手的重要组成部分,由驱动器和传统系统组成。人手的抓取行为可概括为指端接触抓取、手掌接触抓取、手指侧面接触抓取、三个虚拟指的抓取和混合抓取等类型,与人手的抓取类似,灵巧手的抓取动作也是通过单个手指的弯曲和张开运动以及多个手指间的协调配合实现的,单个手指的运动是灵巧手进行抓取的基础,其设计包括驱动系统和控制系统两部分。其中,驱动系统是机器人灵巧手的重要组成部分,一般由驱动器和传动系统组成,驱动器用于提供手指运动的力和运动,传动系统用来把驱动器的力和运动以一定的方式传递给关节,在减少关节速度的同时,提高关节的驱动力矩。
考虑到灵巧手的手指、手掌内部空间较小,同时有效降低控制难度,欠驱动方式(欠驱动指独立驱动器数据少于自由度数的结构)是一种发展趋势。欠驱动的优势在于:(1)提高自由度和操作灵巧性,而且具有对被操作物体形状的自适应性;(2)驱动器个数远少于关节自由度数,降低了对控制系统的要求,控制模式简单。欠驱动结构手指主要有三种:连杆型手指、腱绳型手指、齿轮带轮混合型手指等。
腱绳传动在已有案例中占比较大。以上传动方式各有优缺点,与其他传动形式相比,腱绳传动的最突出优势在于它适用于远距离传动,在驱动器外置的腱驱动灵动手指内,腱绳传动能够在有限的空间进行远距离传动。另外,腱绳传动中多采用滑动轴承,故传动系统摩擦较小、传递效率高。
腱绳的传动方案对于腱驱动手指动力与运动的传递至关重要,目前主流的传动方案主要有三种:N 型、N+1 型、2N 型,其中 N、N+1、2N 分别代表驱动 N个独立自由度所需的驱动单元数目。
作为力的传递媒介,腱绳的选取对于仿人机械手的抓取至关重要,必须选取力学性能良好的材料作为机械手的腱绳。考虑到腱绳材料对于高模量、高强度、低摩擦的需求,拥有这些特性的材料主要有钢丝绳和高分子纤维两大类。
主流腱绳材料介绍——UHMWPE 纤维
超高分子量聚乙烯纤维可以应用为机器人灵巧手的腱绳材料。据恒辉安防的投资者公开问答信息,超高分子量聚乙烯纤维具有质量轻、模量高、耐磨损、柔韧性好等优异功能可以应用为人形机器人灵巧手腱绳材料。
超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE 纤维)是继碳纤维、芳纶纤维之后的第三代高性能纤维。超高分子量聚乙烯纤维是目前工业化高性能纤维材料中比强度和比模量最高的纤维,是分子量在 100 万以上的聚乙烯树脂所纺出的纤维,其断裂伸长率高于碳纤维和芳纶,柔韧性好,在高应变率和低温下力学性能仍然良好,抗冲击能力优于碳纤维、芳纶等,是一种非常理想的安全防护材料。
UHMWPE 纤维综合性能优异,下游应用场景丰富。超高分子量聚乙烯纤维具有强度高、超高模量、低密度、耐磨损、耐低温、耐紫外线、抗屏蔽、柔韧性好、冲击能量吸收高及耐强酸强碱化学腐蚀等众多的优异性能。其中,超高分子量聚乙烯纤维的比强度是优质钢材的 15 倍,是玻璃和尼龙 66 的 4 倍,是碳纤维的 2.6倍,是芳纶纤维的 1.7 倍;在抗冲击性能方面,超高分子量聚乙烯纤维复合材料的比冲击总吸收能量是碳纤维的 1.8 倍、芳纶的 2.6 倍,防弹能力是芳纶装甲结构的3.6 倍。基于各项优异性能,超高分子量聚乙烯纤维是军民两用的新材料,被广泛应用于军事装备、海洋产业、安全防护、体育器材等领域。
超高分子量聚乙烯纤维的成熟工艺为冻胶纺丝-超倍拉伸法,基于溶剂不同分为干法及湿法两种工艺。超高分子量聚乙烯纤维的制备方法主要包括增塑熔融纺丝法、固体挤出法、超拉伸或局部拉伸法、表面结晶生产法和冻胶纺丝-超倍拉伸法等,但目前只有冻胶纺丝-超倍拉伸法应用最成熟且实现了工业化生产。根据所采用的溶剂不同,冻胶纺丝-超倍热拉伸法又可分为干法工艺和湿法工艺两种。相较于湿法路线纺丝,干法路线工艺流程短,其制备的纤维表面平整、缺陷少、柔软、结晶度高、纤维密度大、熔点高、溶剂残留低;但湿法工艺强度高、单丝更粗、溶剂成本低、安全,相对简单成熟,成为目前国内外纤维企业的主流工艺。
需求:伴随地缘冲突以及安全意识的增强,国内外 UHMWPE 需求稳步增长。受世界各地冲突及国家安全保护意识提升的影响,军事装备、安全防护等行业获快速发展,全球范围对高强度、高性能的 UHMWPE 纤维的需求稳步增长。2023 年,全球 UHMWPE 纤维的需求量约 5.47 万吨,2018—2023 年 CAGR 约 12.1%;中国 UHMWPE 纤维需求量约为 3.38 万吨,占全球需求的 61%以上,2018—2023 年 CAGR 约 14.6%。随着我国社会生活水平的不断改善以及国防建设的稳步发展,据闫海燕在《超高分子量聚乙烯纤维产业现状及未来趋势》的预计,到2028 年中国UHMWPE 纤维行业总需求将达 5.54 万吨,年均复合增速达 10.4%。
供给:国外企业率先生产形成垄断,国内企业技术突破形成规模化生产能力。目前,世界上只有荷兰、美国、日本和中国 4 个国家实现了 UHMWPE 纤维的规模化生产,2023 年全球 UHMWPE 纤维产能为 6.7 万吨,其中中国产能为 4.5 万吨。
从供应格局来看,美国埃万特、美国霍尼韦尔和日本东洋纺 3 家企业垄断着全球 UHMWPE 纤维高端产品技术,产能分别为 1.42 万吨(干法)、0.32 万吨(湿法)、0.3 万吨(湿法),此外,日本三井石化和日本帝人也量产少量 UHMWPE 纤维。国内 UHMWPE 纤维自 1999 年东华大学实现技术突破后扩产迅速,2023 年国内超高分子量聚乙烯纤维总产能达到全球总产能的 67%。目前,国内约有 20 家UHMWPE 纤维生产企业,91%的产能为施法工艺,且较多头部企业同时配套下游的防弹制品、包覆纱等。据《超高分子量聚乙烯纤维产业现状及未来趋势》援引自中国化学纤维工业协会发布的排名,2021 年及 2022 年国内 UHMWPE 纤维产量前 7 位企业为九州星际、同益中、仪征化纤、千禧龙纤、长青藤、锵尼玛和山东爱地高分子公司。
03
电子皮肤材料选择和结构设计是性能实现的关键
常见的电子皮肤主要由柔性基体和导电填料两部分组成
3.1 电子皮肤需具备大面积拟人多模态传感能力
人体皮肤不仅充当与外界隔离的物理屏障,同时还拥有温度感知、压力感知等多项感知功能。除了灵敏的感知功能之外,皮肤还具有很多独特的机械特性,例如韧性、柔性、可伸展性等特点,这些丰富的特性使得皮肤能够紧贴在物体表面,为感知功能获得更大的接触面积。根据人体皮肤的功能特性,人们希望开发能模仿人类皮肤特征,通过定量的方式表达各种感觉的电子器件,即电子皮肤。区别于屏幕触控技术,电子皮肤识别的不仅仅是触摸位置,还可以识别触碰位置的力度。
要将电子皮肤应用于智能可穿戴设备、机器人和假肢等设备上,就要求传感器必须是柔性的,并且是可拉伸的,以便能够覆盖在不规则形状的曲线表面并承受各种机械应力。电子皮肤的材料不仅要能够传导电信号,还要能够承受频繁的拉伸和弯曲,而不损失其功能,这样才能使得在具备足够的柔韧性和伸缩性的同时,保持传感器的灵敏度和稳定性。
一般来讲,机器人电子皮肤是指在较大面积上具备多模态感知(分布压力、温度、接近等)的拟人化柔性薄膜传感器,其核心功能是测量与外界接触时的触觉信息。随着柔性电子技术的发展和各领域的巨大需求,各类柔性电子皮肤触觉传感器纷纷在实验室问世,并且向着柔性化、弹性化、可拉伸性、轻量化和多功能化等方面发展。各行业对柔性触觉传感器的需求也与日俱增,新型医疗设备、仿生机器人、智能假肢、消费电子等领域都有柔性触觉传感器的身影。产业应用中,真正意义的大面积拟人柔性电子皮肤还未见广泛应用,主要产品为传统触觉传感器。
主要应用包括生产场景主要包括以下几个方面:一是针对生产场景的协作机器人防护及碰撞检测传感器,其特点是包裹面积大,传感器本体柔性,核心功能是在轻微碰撞时保护机体,对空间分辨率和交互程度要求较少。二是机械手爪或灵巧手,其特点是表面柔性、传感面积小、灵敏度较高、可靠性较高,主要用于物品抓取场景,对空间分辨率要求视产品型号各异。三是消费电子领域,如某些耳机中的触摸- 滑动传感器,其特点是操作界面为硬质材料、集成度高、功耗小,主要用于对耳机的触摸操控,对空间分辨率有一定要求。四是非标订制场景,如足压测试采集垫、智能鞋垫等。
实验室中应用于柔性电子皮肤的基础材料与结构原理,大多属于柔性电子领域的创新性研究,其设计—制备—测试的工艺流程并不成熟,目前传感器柔性与性能同一性、空间分辨率与引线数量、灵敏度与测量量程、测量面积与曲面共型之间的技术矛盾,还无法兼顾高灵敏度、宽感应范围、高精度和线性度等特性。
触觉感应包括多种模态的感知,如压力、应变、温度、剪切、弯曲、振动和滑移,因此,对触觉的感知是电子皮肤研发的关键所在,这依赖于高性能柔性压力传感器。柔性压力传感阵列主要分为压电式、压阻式、电容式三种类型。
压阻式传感器的工作原理如图 20 所示,这类传感器基于弹性导电材料,外部压力会导致材料产生形变,进而改变电阻,因此可以通过测量材料电阻值的变化来检测压力。但电阻变化存在较大的滞后现象,因而该类型传感器对于微小压力变化响应较慢,并且测量结果非常容易受温度影响。
压电式传感器的工作原理如图 20 所示,压电材料在受到外力作用时会产生电荷的极化变化,材料中的偶极子间距和长度在压力的作用下发生变化,从而导致电极上的电荷发生变化,因此可以通过传感器电极的测量来检测压力。压电式传感器的对于微小压力变化具有较高的灵敏度,但对静态力的响应不佳,并且在长时间受压情况下会发生漂移,这种缺点限制压电式传感器的应用范围。
电容式传感器是通过测量电容值的变化来检测受力,通常通过材料间电介质间隙的变化来实现,工作原理如图 c)所示。该类型的压力传感器具有结构简单,制作成本低,高灵敏度及高动态响应的优势。由于电容值对电极与极板之间距离的微小变化非常敏感,因此电容式柔性压力传感器能够检测到细微的压力差异,这使得它在高精度压力监测的应用中表现出色。
电容式柔性压力传感器利用电容效应来测量压力分布,其基本构成包括电极、衬底和介电层三个主要部分。电极作为传感器的导电部分,通常由金属材料或导电聚合物构成,形状可为平面、曲面,并且常采用网格、条纹图案以提高灵敏度和稳定性。衬底作为支撑部分,通常由柔性绝缘材料制成,以增强强度和可靠性。介电层作为核心部分,通常采用具有高介电常数的弹性体材料,其结构可以是均匀的、非均匀的,或是多孔的、复合的,以调整压缩性和非线性特性。
作为广泛应用于人机交互、生物医疗设备、生命体征监测等领域,电子皮肤在尽可能满足人体皮肤相仿的结构和功能后,还需具备可自愈性、可伸缩性、集成性以及部分自供电性。
可拉伸性。与人体皮肤一样,电子皮肤的使用环境是相当多变且复杂的,不规则的物体和不平整的表面时有发生,需要良好可塑性和拉伸性能。最常见的莫过于使用水凝胶等导电新型的复合材料。
自愈性。身体皮肤受到伤害后,过一段时会自动结疤并痊愈,痊愈后的皮肤工作性能和未受到伤害的皮肤工作性能大致相等,对于电子皮肤而言要求受到损伤后能够自主恢复原先全部功能过于苛刻,但是在一定条件下,恢复原有形状并保持优异的传感性能是可以实现的。保持电子皮肤自愈性的方法主要有两个:第一个是通常添加混合治愈剂,第二个是根据可逆键制备自愈材料。该自愈材料为电子设备自我修复奠定了基础,目前该领域仍有许多难题需要克服,比如对多功能、多模式的传感器矩阵的自我修复。
自供电性。作为一种电子器件,电子皮肤传递信息的最终形式依然是电信号,所以稳定并且充足的电源是保质保量工作的前提。与以往的电子设备不同,传统的电池形状固定、体积笨重很难与柔软灵活的电子皮肤相匹配。因此、解决问题的方法是采用环境或者人体获取电量的自供电方式。按电能来源分类,常见自供电方式有,纳米供电、生物质能供电以及机械能供电。
3.2 电子皮肤材料选择和结构设计是性能实现的关键
常见的电子皮肤主要由柔性基体和导电填料两部分组成。选取合适的柔性基体,可赋予电子皮肤基本的柔韧性;其次将导电填料和柔性基体复合,可在保障电子皮肤柔性的基础上,提供电子皮肤优异的电传感性能。
3.2.1 柔性基体:主要以具有弹性的聚合物材料为主
传统电子材料如硅、金属和氧化物等因为脆性大而在电子皮肤实际应用中受到限制,因此常需使用柔性材料或弹性材料作为构建电子皮肤的基体,如弹性薄膜基体、水凝胶基体、3D 海绵基体等。
弹性薄膜基体。弹性薄膜基体柔韧性优异、制备方式简单,是制备电子皮肤最为常见的基体之一。聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)、聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)常作为基材制成薄膜并用于电子皮肤。
水凝胶基体。水凝胶由交联的亲水性聚合物网络和大量水组成,其具备与人体皮肤组织相似的弹性模量,以及优异的生物相容性,是制备电子皮肤传感器的理想材料。然而,常见水凝胶基体,如聚乙烯醇(polyvinyl al⁃cohol,PVA)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM)、聚丙烯酸等,并不具备导电能力。将其应用于电子皮肤,需要提升导电性。将导电填料复合到水凝胶基质中可有效提高其导电性。此外,导电聚合物前驱体(聚苯胺(polyaniline,PANI)、聚吡咯(polypyrrole, PPy)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(poly(3,4-ethylenedioxythiophene,PEDOT)等)在水凝胶网络中的原位聚合可生成均相互穿网络本征导电水凝胶。
3D 海绵基体。3D 柔性海绵是由相互连接的金属颗粒或细丝组成的三维结构,常用的材料包括碳纳米管森林、气凝胶、聚合物泡沫和碳纳米管-碳颗粒杂化物等。其能通过增大材料的表面粗糙度和接触面积,来提升材料的传感性能,在电子皮肤柔性传感方面具备巨大潜力。
导电介质:以纳米导电材料和合聚合物导电材料为主
大多数柔性基体本身不具备导电性,将导电介质与柔性体复合是制备电子皮肤的最为常见的方式。目前,主要的导电介质有复合纳米导电填料、导电聚合物、离子液体等。
纳米导电填料。导电填料能在交织重叠的网络中形成导电通路,在使材料具备出色的拉伸和保型能力同时提高其导电性。常见导电填料有碳基导电填料(MXene、氧化石墨烯、碳纳米管)、金属纳米颗粒/纳米线(Au NFs/Ag NFs)、液态金属颗粒(共晶镓铟,EGaIn)等。然而在引入导电填料时,往往会存在纳米导电填料分散性差、易聚集等问题。通过导电填料和基体材料直接的相互作用(静电相互作用、氢键等),可稳定导电填料并实现其均匀分散。
导电聚合物。导电聚合物材料由于其兼具导电和柔性的优势,因此被广泛应用于电子皮肤及柔性传感器领域。然而大多数导电聚合物的电导率相对较低,单一的导电聚合物材料难以满足电子皮肤的应用需求。为解决这一问题,通过合理的结构设计和分子工程可以提升材料的电导率以满足电子皮肤的传感需求。
离子导电介质。不同于电子导电,人体皮肤依靠移动离子的导电性来感知、传输和处理信息。基于水凝胶三维聚合物网络具有亲水特性和高吸水能力,将导电离子液体渗透到水凝胶中,可在水凝胶柔性基体上实现离子导电。相比于电子传输,离子导电原理更类似于生物体信号传递机制。
合理的几何结构电子皮肤性能跃升关键
传统的导电材料如金属、硅等难以弯曲拉伸;而用液态金属[73-75]、纳米金属构建的金属导线虽具备一定的拉伸能力,但在使用过程中容易发生断裂。通过合理的结构设计,如多层复合、图案化等,能有效保障电子皮肤在拉伸、压缩过程中传感性能的稳定性。例如,通过材料多层复合结构将弹性基体与导电材料层状堆积,是一种简单而有效的制备柔性电子皮肤的策略。将难以延展拉伸的导电材料图案化,制备蛇形、马蹄形结构,能在保证其导电性能的同时提高其延展性。目前研究人员在通过图案化优化电子皮肤性能方面已经做出了相当大的努力,但仍存在拉伸性受限、基体要求高、合成工艺复杂、成本高等问题,难以满足大规模应用等问题。
04
PEEK:帮助机器人减轻重量并且提升强度的材料
DFBP:合成 PEEK 的关键原料
在 PEEK 产业链中,从原材料到 DFBP、PEEK,再到各领域最终产品需要经过多个步骤:(1)萤石与浓硫酸反应生成无水氢氟酸;(2)利用苯进行氟化反应生成氟苯和对氟苯;(3)氟苯和对氟苯经过催化、提纯等步骤转化为 DFBP;(4)DFBP缩聚反应生成 PEEK 聚合物,通过抽提、蒸馏、水洗、干燥等工艺获得高分子量的PEEK 纯树脂,每生产 1 吨 PEEK 聚合物大约需要 0.8 吨的 DFBP;
(5)PEEK 纯树脂中加入改性材料如石墨、玻璃纤维、碳纤维等可生产 PEEK 复合改性树脂,显著提升 PEEK 纯树脂的性能,然后通过注塑、挤出等加工方法制造片材、板材、零部件等制品,最后应用于各领域之中。目前,在航空航天及汽车制造、IT 制造业、医疗器械以及工业等领域,PEEK 材料有着广泛的发展空间和市场应用,已被国家和地方政府列为重点扶持发展的高科技产业。
DFBP 是合成 PEEK 的关键原料。国内工业化生产 DFBP 的主要方法有 Fridel–Crafts 反应法、4,4′–二氨基二苯甲烷重氮化氧化法。傅克反应法又可分为烷基化水解法和酰基化法。
目前国内上市公司中,有披露规模化生产 DFBP 的企业包括新瀚新材与中欣氟材:(1)新瀚新材主营业务为芳香族酮类产品的研发、生产和销售,主要产品包括特种工程塑料核心原料、光引发剂和化妆品原料、医药农药中间体等产品。公司所生产的 DFBP 主要用作特种工程塑料 PEEK(聚醚醚酮)的单体,主要客户为国内外主要 PEEK 材料生产商。目前,新瀚新材生产的 DFBP 现有产能为 2500 吨/年,随着“年产 8000 吨芳香酮及其配套项目”的投产,预计公司产能将达到 5000吨/年;
(2)中欣氟材是主营氟精细化学品研发、生产和销售的高新技术企业,产品涵盖含氟新能源材料、新材料、医药农药中间体等化学品。随着 PEEK 产业的兴起,公司开始向下游扩展含 DFBP 在内的各种新材料。目前,“年产 5000 吨 4,4’-二氟二苯酮项目”已经竣工验收,现有 DFBP 产能为 5000 吨/年。
PEEK:材料性能适配机器人需求,我国厂商积极扩产
聚醚醚酮缩写为 PEEK,通常可由 DFBP 与对苯二酚在碱金属碳酸盐的条件下,以二苯矾作溶剂进行缩聚反应制得。聚醚醚酮是在主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元所构成的高聚物,属特种高分子材料。其分子量为 328.3 g/mol,熔点达 343℃,玻璃化转变温度为 143℃,拉伸强度达到 100 MPa。
PEEK 是一种特种工程塑料。特种工程塑料是指综合性能较高,长期使用温度在 150℃以上的一类工程塑料,是 20 世纪 60 年代后期发展起来的一类高分子新材料。从 1960 年聚酰亚胺的最初问世到 1978 年 PEEK 问世的近 20 年间,欧美各大公司先后投入了大量人力、财力对特种工程塑料进行研发,虽然论文发表的品种不下几十,但最终真正有应用价值并实现产业化的不足 10 个。聚醚醚酮(PEEK)是公认的全世界性能最高的热塑性材料之一,其余特种工程塑料还包括聚苯硫醚(PPS)、聚砜(PSU)、聚酰亚胺(PI)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
PEEK 具有热固性塑料的耐热性、化学稳定性和热塑性塑料的成型加工性。
05
代表企业
电子皮肤材料系机器人传动结构的重要组成部分,需求有望受益于行业空间增长而迅速扩张。
1 福莱新材
前瞻性布局柔性传感器,有望在机器人皮肤应用场景落地。公司 2017 年开始研究柔性传感器相关产品,于 2018 年申请了温度、压力等相关的三项传感器方面的专利,2023 年 7月开始做产业立项规划。柔性传感器是一个新的前沿技术领域,在万物互联的时代,未来具有广泛的应用场景,既是涂布工艺是在传统技术延伸与产业升级,也是从传统的涂布复合材料领域向新兴的高科技领域拓展。公司正努力推进其在人形机器人电子皮肤、工业检测应用、智能穿戴、健康监测等领域的应用,并与相关公司进行合作研发。当前公司柔性传感器中试线主体已安装完毕,目前在调试功能和工艺参数,进展较为顺利。
2 祥源新材
公司是国内专注于聚烯烃发泡材料的行业领军企业。湖北祥源新材科技股份有限公司始建于 2003 年,于 2021 年成功上市,是一家集研发、生产、销售于一体的高新技术企业,公司专业生产环保交联聚烯烃泡棉(XPE/IXPE/IXPP)及聚氨酯泡棉(PU)、有机硅发泡材料、热失控材料等产品,产品远销世界五大洲。公司拥有先进的生产设备和生产技术工艺,现有广东、湖北、安徽、越南、泰国六个生产基地。公司超薄 IXPE 产品有望用于人性机器人灵巧手及电子皮肤。公司生产的发泡材料可用于人形机器人灵巧手及电子皮肤等柔性传感领域,公司将积极促进与包括三花智控、特斯拉等相关企业的合作。
腱绳材料系机器人传动结构的重要组成部分,需求有望受益于行业空间增长而迅速扩张。
1. 同益中
超高分子量聚乙烯纤维全产业链布局的行业龙头企业。同益中是专业从业超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料研发、生产和销售的国家高新技术企业,基于二十余年在行业的深耕和技术沉淀,同益中成为国内少数可以同时实现超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料规模化生产的企业,拥有超高分子量聚乙烯纤维行业全产业链布局,其中复合材料包括无纬布和防弹制品两大类。公司主要产品的性能达到国际同类产品水平,公司的超高分子量聚乙烯纤维产量及出口量均处于国内同行业前列。 机器人灵巧手作为超高分子量聚乙烯纤维新兴应用场景,公司积极推进灵巧手腱绳材料的研发。
2.恒辉安防
“功能性安全防护手套+超纤维新材料”双轮驱动企业。公司对战略新材料超高分子量纤维及复合材料的持续投入,不断扩充自身产品矩阵,形成了“功能性安全防护手套+超纤维新材料”的战略布局。 伴随公司募投项目的加成投产,2400 吨超纤维新材料产能的释放,安防产业园一期“年产 7200 万打功能性安全防护手套”、二期战略新材料项目年产 12000 吨超高分子量聚乙烯纤维的启动推进,公司实现了向原料端的上游延伸,以“功能性安全防护手套+超纤维新材料”为核心的双轮驱动发展战略得到有效突破和推进,超纤维新材料为公司可持续发展注入新的成长动力。
3 康隆达
康隆达主营业务主要有手部防护业务、锂盐新材料业务两部分。据公司公开投资者问答信息,公司全资子公司浙江金昊新材料有限公司从事高性能纤维和复合材料的生产和销售,产能约为 1000 吨左右,目前公司生产的超高分子量聚乙烯纤维主要用于产业协同,其中对外销售产品主要用于国防警用、绳网等领域。
4 大业股份
全球胎圈钢丝行业的领军企业、国内外钢帘线一线供应商。大业股份主营业务为胎圈钢丝、钢帘线以及胶管钢丝的研发、生产和销售,产品主要应用于乘用车轮胎、载重轮胎、工程轮胎以及航空轮胎等各种轮胎制品。公司拥有较为突出的技术研发能力和制造工艺水平,在轮胎骨架材料行业内具有较强的竞争实力,是目前国内规模最大的胎圈钢丝制造企业。2024 年,公司胎圈钢丝的总产量为 43.60万吨,同比增长 1.87%;钢帘线总产量为 36.18 万吨,同比增长 0.63%,收购胜通钢帘线后,公司钢帘线的生产规模和品牌优势迅速提升,一跃成为国内外钢帘线一线供应商。
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