聚醚醚酮PEEK材料：人形机器人核心轻量化材料
PEEK材料已在交通运输、航空航天、电子信息、能源及工业、医疗健康等多个领域得到广泛应用，未尤其是近期在作为人形机器人减重的重要替换材料。
本文将从以下4个部分去解读PEEK材料：
1.peek材料介绍以及市场情况
2.peek的优点
3.peek的应用场景
4.peek相关的标的公司
一 PEEK材料介绍
PEEK，化学名称为聚醚醚酮，是一种芳香族半结晶的线性热塑性聚合物，属于特种工程塑料。从分子结构来看，其分子链由通过醚键（-O-）和酮键（-CO-）连接的苯环构成 ，这种独特的结构赋了 PEEK 高度的化学稳定性与热稳定性。
在塑料材料的金字塔中，特种工程塑料位于顶端，而 PEEK 又是其中的佼佼者，具有普通塑料和一般工程塑料无法比拟的优异性能。
1978 年，英国帝国化学工业公司（ICI）开发出 PEEK，最初它主要应用于国防军工领域，凭借其出色的综合性能，逐渐在高端制造领域崭露头角。
随后，1981 年英国威格斯（Victrex）公司从 ICI 收购了 PEEK 业务，并将其商业化，以 Victrex 的牌号进行销售，推动 PEEK 在民用高科技领域的应用不断拓展。在此之后，越来越多的企业和科研机构开始对 PEEK 进行研究和开发，使其应用领域不断扩大。
尽管目前 PEEK 市场在整个塑料市场中占比较小，但凭借其独特的性能优势，正逐渐在高端制造领域崭露头角，展现出良好的发展态势。
据中商产业研究院、Emergen Research 和沙利文预测，2024 年全球 PEEK 市场规模为 61 亿元，预计到 2027 年将达 85.4 亿元，2024 - 2027 年期间的年复合增长率（CAGR）为 12% 。这样的增长速度反映出 PEEK 材料在全球尤其是中国市场的强劲需求和广阔的发展空间。
在全球 PEEK 市场中，呈现出海外巨头主导的竞争格局。自 1978 年 PEEK 树脂首次商业化生产以来，掌握大规模工业稳产技术的企业屈指可数。
英国威格斯（Victrex）、比利时索尔维（Solvay）和德国赢创（Evonik）三家公司几乎垄断了全球绝大部分市场份额，2021 年这三家企业的全球销量占比高达 84%，其中威格斯更是独占鳌头，占比 54% 。
这些海外企业凭借其先发优势，在技术研发、产品质量和市场份额方面都具有显著优势，其产品广泛应用于各个高端领域，在航空航天、汽车、电子等行业拥有长期稳定的客户群体。
二 PEEK性能卓越：全方位优势尽显
1.耐高温性能：轻松应对极端高温
PEEK 材料具有出色的耐高温性能，堪称材料中的 “高温勇士”。其熔点高达 343℃ ，玻璃化转变温度为 143℃ ，长期使用温度可达 260℃ ，瞬时使用温度更是能达到 300℃。
这一特性使其在众多需要承受高温的应用场景中表现出色，成为航空航天、汽车制造等高温环境下的理想选择。
在航空发动机部件中，PEEK 材料能够在高温、高压和高机械负荷的极端条件下保持稳定的性能。发动机在运行过程中，内部温度极高，普通材料很难承受这样的高温考验，而 PEEK 材料却能轻松应对，确保部件的正常运行，提高发动机的效率和可靠性。
在汽车的发动机排气系统中，高温尾气不断排出，PEEK 材料制成的零部件能够耐受高温尾气的冲刷，不易变形或损坏，有效延长了排气系统的使用寿命。
2.机械性能：强度与韧性的完美结合
PEEK 材料的机械性能十分优异，拉伸强度可达 100MPa 以上，屈服强度可达 130MPa ，弹性拉伸模量为 4300MPa ，洛氏硬度高达 126 ，夏比冲击（无切口）测试中未发生断裂 。
这些数据表明 PEEK 材料具有高强度、高刚度和良好的抗冲击性能，能够承受较大的机械负荷而不易变形或损坏。
与金属材料相比，PEEK 材料在某些方面具有独特的优势。虽然金属材料通常具有较高的强度和刚度，但 PEEK 材料的比强度（拉伸强度与密度的比值）表现出色，其比强度是钢的 21 倍、铝合金的 8 倍，这意味着在相同重量的情况下，PEEK 材料能够承受更大的拉力。
在航空航天领域，减轻部件重量对于提高飞行器的性能至关重要，PEEK 材料的轻量化特性和优异的机械性能使其成为替代金属材料的理想选择。
在汽车发动机零件中，PEEK 材料的高强度和耐磨性使其能够承受发动机内部的高温、高压和高速摩擦，有效延长零件的使用寿命。发动机的活塞环、气门座等部件，在工作过程中需要承受巨大的压力和摩擦力，PEEK 材料的出色机械性能能够确保这些部件在恶劣的工作条件下稳定运行，提高发动机的性能和可靠性。
3.化学稳定性：腐蚀环境中的 “不倒翁”
PEEK 材料具有卓越的化学稳定性，几乎能抵抗所有化学试剂的侵蚀，除了浓硫酸外，它不溶于任何溶剂和强酸、强碱 。
在化工、制药、食品加工等行业中，许多生产过程都涉及到各种化学物质，这些化学物质对材料的腐蚀性很强，而 PEEK 材料的化学稳定性使其成为这些行业中应用的理想材料。
在化工管道中，PEEK 材料能够抵抗各种化学物质的腐蚀，确保管道的安全运行，减少泄漏和维修成本。
在反应釜内衬中，PEEK 材料能够承受高温、高压和化学物质的侵蚀，保证反应釜的正常工作，提高生产效率。
4.自润滑与耐磨：减少摩擦，延长寿命
PEEK 材料具有良好的自润滑性能，其摩擦系数低，在较高负载反复作用下都能保持较低的摩擦因数和磨损量。
这一特性使其在轴承、齿轮等机械部件中得到广泛应用，能够减少部件之间的摩擦和磨损，延长部件的使用寿命。
在轴承应用中，PEEK 材料的自润滑性能使其无需添加润滑油，避免了润滑油泄漏和污染的问题，同时也减少了维护成本。与传统的润滑材料相比，PEEK 材料的自润滑性能更加持久稳定，能够在恶劣的工作环境下保持良好的润滑效果。
在齿轮传动系统中，PEEK 材料的耐磨性能够有效减少齿轮的磨损，提高传动效率，降低噪音和振动。
三 PEEK应用场景：无处不在的 “多面手”
1.航空航天：助力飞行器轻量化与高性能
在航空航天领域，PEEK 材料凭借其出色的性能成为了众多关键部件的理想选择 。它被广泛应用于制造飞机发动机零部件、机翼结构件、内饰件等。
在飞机发动机中，PEEK 材料制成的密封件能够在高温、高压的极端环境下保持良好的密封性能，有效防止气体泄漏，提高发动机的工作效率；其制造的轴承具有良好的耐磨性和自润滑性，能够减少部件之间的摩擦，降低能耗，延长发动机的使用寿命。
在机翼结构件中，PEEK 材料的高强度和轻量化特性使其能够减轻机翼的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能 。
在飞机内饰件方面，PEEK 材料的阻燃性和低烟无毒特性，为乘客提供了更加安全舒适的乘坐环境。
空客和波音等著名飞机制造商都在其飞机制造中应用了 PEEK 材料。空客 A320 系列飞机的发动机舱部件就采用了 PEEK 材料，有效减轻了部件重量，提高了发动机的性能；
波音 787 梦想客机也在多个部位使用了 PEEK 材料，如内饰板、座椅框架等，不仅实现了飞机的轻量化，还提升了飞机的整体性能和舒适性 。
据相关数据显示，使用 PEEK 材料替代传统金属材料，可使飞机部件重量减轻 30% - 60% ，同时提高部件的使用寿命和可靠性。
2.汽车工业：推动汽车升级的新动力
在汽车工业中，PEEK 材料的应用十分广泛，涵盖了发动机、传动系统、制动系统、内饰等多个关键部件。
发动机进气系统中的空气滤清器外壳使用 PEEK 材料，能够承受高温和振动，保证空气的过滤效果，提高发动机的进气效率；
排气系统中的排气管和消声器部件采用 PEEK 材料，不仅能够减轻重量，还能提高耐腐蚀性和耐高温性能，延长排气系统的使用寿命；
涡轮增压器部件使用 PEEK 材料，能够在高温、高压的环境下稳定工作，提高涡轮增压器的效率和可靠性。
在传动系统中，PEEK 材料可用于制造变速器的齿轮、轴承、密封件等部件 。PEEK 材料制成的齿轮具有良好的耐磨性和自润滑性，能够减少齿轮之间的摩擦和磨损，降低噪音，提高传动效率；
轴承使用 PEEK 材料，能够承受较大的载荷，具有良好的抗疲劳性能，延长传动系统的使用寿命；密封件采用 PEEK 材料，能够有效防止润滑油泄漏，保证传动系统的正常运行。
3.机器人：满足轻量化需求
以特斯拉为例，特斯拉二代机器人不但减重10kg，而且平衡能力显著提升，相关人士认为塑料替代高密度金属或有不可或缺的贡献。
产业动态信息层面上，近日中研股份在投资者问答平台称，“PEEK材料有应用到机器人相关部件，目前公司下游客户有机器人方面的应用”。
从材料的角度出发，人形机器人是否用PEEK核心是看材料性能，同时考虑成本。
POM（聚甲醛）、尼龙工程塑料、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）、PEKK（聚醚酮酮）是业内关注度较高的几种工程塑料，或为PEEK的竞品材料。但尼龙工程塑料易溶胀、水解，POM亦有水解担忧，POM和UHMWPE熔点都太低，且几种竞品材料除PEKK外机械性能均较PEEK表现不佳，或不太适用人形机器人的性能需求。
4.能源工业：在能源领域大显身手
在能源工业中，PEEK 材料以其优异的性能在石油开采、核电、风力发电等领域发挥着重要作用。
在石油开采领域，PEEK 材料可用于制造钻井设备的密封件、阀座、抽油杆等部件 。石油开采环境恶劣，需要材料具备良好的耐腐蚀性、耐磨性和耐高温性能，PEEK 材料能够满足这些要求。
在深海石油开采中，钻井设备需要承受高压、低温和腐蚀性介质的侵蚀，PEEK 材料制成的密封件能够有效防止泄漏，保证设备的安全运行；阀座使用 PEEK 材料，能够提高阀门的密封性和耐磨性，延长阀门的使用寿命；抽油杆采用 PEEK 材料，能够减轻重量，降低能耗，提高抽油效率。中石油、中石化等企业在石油开采中应用了 PEEK 材料，有效提高了开采效率和设备的可靠性。
在核电领域，PEEK 材料可用于制造核反应堆的密封件、绝缘材料、管道等部件。核反应堆运行环境极端，需要材料具备耐辐照、耐高温、耐腐蚀等性能，PEEK 材料能够满足这些严格要求。在核反应堆中，密封件需要防止放射性物质泄漏，PEEK 材料的化学稳定性和密封性使其成为理想选择；绝缘材料使用 PEEK 材料，能够在高温和强辐射环境下保持良好的绝缘性能，保证设备的安全运行。
在风力发电领域，PEEK 材料可用于制造风力发电机的叶片、轴承、齿轮箱等部件。风力发电机工作环境复杂，需要材料具备高强度、耐疲劳、耐腐蚀等性能，PEEK 材料能够满足这些要求。风力发电机的叶片需要承受巨大的风力和振动，PEEK 材料制成的叶片具有良好的强度和韧性，能够提高叶片的使用寿命和发电效率。
总结：
1.在人形机器人领域，PEEK 材料的轻量化和优异物理性能使其成为实现机器人减重的重要选择。
2.PEEK 材料的比强度是铝合金的 8 倍，密度仅为铝合金的 1/2 ，用其替代铝合金可使人形机器人骨架重量减轻 40%，同时保持高刚性和抗弯强度。PEEK 的自润滑性可减少关节与齿轮磨损，延长使用寿命；其耐磨性和耐高温性确保轴承与传动系统在频繁运动中的稳定性，支持精准操作。
3.新能源汽车行业对轻量化材料的需求也为 PEEK 材料提供了广阔的应用空间。PEEK 材料因其高强度、高刚性、低重量的特点，被广泛应用于新能源汽车的电池包、电机、电控系统等关键部件中，为新机器人的轻量化和性能提升做出了重要贡献。