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從去年以來(lái)AI大模型的快速發(fā)展，推動(dòng)人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展持續(xù)進(jìn)步。2023年12月，特斯拉發(fā)布人形機(jī)器人OptimusGen2。相較于第一代，第二代Optimus新增了2自由度驅(qū)動(dòng)的頸部，行走速度提高30%，重量減輕10kg，11自由度的全新手部等，在感知、運(yùn)動(dòng)與控制方面均具備多項(xiàng)亮點(diǎn)。
2024年3月，美國(guó)明星機(jī)器人創(chuàng)業(yè)公司Figure發(fā)布了全球首個(gè)OpenAI大模型加持下的機(jī)器人Figure01。借助OpenAI，在沒有任何遠(yuǎn)程操作的情況，F(xiàn)igure01可以實(shí)現(xiàn)端到端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架下與人類的對(duì)話和互動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中，OpenAI模型提供高級(jí)視覺和語(yǔ)言智能，圖形神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提供快速、低級(jí)、靈巧的機(jī)器人動(dòng)作。
巨頭入局，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)入場(chǎng)人形機(jī)器人行業(yè)。從投融資事件數(shù)量來(lái)看，2017-2023 年 8 月，我國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)總共發(fā)生了 27 起融資事件，投融資活躍度呈波動(dòng)態(tài)勢(shì)，于 2018 年達(dá)最高峰。從投融資金額來(lái)看，2017 年-2022 年，我國(guó)人形機(jī)器人行業(yè)投融資金額呈上升趨勢(shì)，在 2022 年達(dá)新高峰，為 7.5 億元。人形機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展迎來(lái)投資熱潮。
國(guó)家政策重磅支持，助力人形機(jī)器人迎來(lái)產(chǎn)業(yè)東風(fēng)。2023 年 11 月 2 日，工信部印發(fā)《人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見》，提出到 2025 年，人形機(jī)器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關(guān)鍵技術(shù)取得突破，確保核心部組件安全有效供給。到 2027 年，人形機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提升，形成安全可靠的產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈體系，構(gòu)建具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實(shí)力達(dá)到世界先進(jìn)水平。在此之前，為進(jìn)一步鼓勵(lì)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，國(guó)家先后出臺(tái)了一系列促進(jìn)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的政策。
人形機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)張。人形機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋建筑、教育、娛樂、醫(yī)療保健、航空航天等，十分廣泛。根據(jù) Markets and Markets 預(yù)測(cè)，2023 年全球人形機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為 18 億美元，而到 2028 年預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 138 億美元，CAGR 達(dá) 50.2%。分類別來(lái)看，教育和娛樂領(lǐng)域復(fù)合年增長(zhǎng)速率最快，醫(yī)療保健領(lǐng)域則將擁有最大市場(chǎng)份額。分地區(qū)來(lái)看，未來(lái)北美/歐洲/亞太地區(qū)市場(chǎng)份額約占 34%/29%/34%，合計(jì)占比達(dá) 98%。以供給來(lái)看，日本、中國(guó)將是人形機(jī)器人制造重地。
量產(chǎn)在即，降本后或有較大市場(chǎng)規(guī)模。馬斯克表示，Optimus 人形機(jī)器人最終價(jià)格可能低于 2 萬(wàn)美元，預(yù)計(jì) 3-5 年內(nèi)量產(chǎn)，一旦人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈成熟，未來(lái)量產(chǎn)數(shù)量可能將達(dá)到 100-200 億臺(tái)，超過(guò)地球人口的數(shù)倍。2 萬(wàn)美元（約 14 萬(wàn)人民幣）的售價(jià)或?qū)⑼卣苟鄠€(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，以我國(guó)舉例，2022 年，全國(guó)農(nóng)民工總量達(dá) 2.9562 億人，若替代 10%，市場(chǎng)規(guī)模近 6000 億美元（對(duì)應(yīng) 3000 萬(wàn)臺(tái)），僅建筑領(lǐng)域，2023年從業(yè)人數(shù) 5253.75 萬(wàn)人，農(nóng)民工近 80%，若農(nóng)民工全部替代則有4000 萬(wàn)臺(tái)市場(chǎng)空間。以 Markets and Markets 的2028年市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)來(lái)簡(jiǎn)單測(cè)算，對(duì)應(yīng)人形機(jī)器人將有69萬(wàn)臺(tái)。
2. 碳纖維和 PEEK 是機(jī)器人輕量化核心材料
人形機(jī)器人的體重需要嚴(yán)格把控，若體重過(guò)重，則會(huì)加重伺服電機(jī)的扭矩負(fù)擔(dān)，難以滿足驅(qū)動(dòng)機(jī)器人行動(dòng)的要求。本體輕量化后的機(jī)器人可大幅提高運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性和工作效率，進(jìn)而改善操作速度和動(dòng)作準(zhǔn)確度，同時(shí)減輕運(yùn)動(dòng)慣性，提高了機(jī)器人的本質(zhì)安全性。各機(jī)器人制造公司在滿足機(jī)器人高速度和高精度基礎(chǔ)性能要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)行輕量化技術(shù)減輕機(jī)器人的自重，不僅提升了機(jī)器人的綜合性能同時(shí)還降低了能耗，減少了環(huán)境污染。機(jī)器人輕量化結(jié)構(gòu)材料需要滿足以下要求：
（1）強(qiáng)度高：在工業(yè)生產(chǎn)中機(jī)器人結(jié)構(gòu)材料必須保證一定的強(qiáng)度，否則將會(huì)增加安全事故的產(chǎn)生并影響機(jī)器人的使用壽命。
（2）較大的彈性模量和彈性極限：機(jī)器人需要在服役過(guò)程中承受外力，因此需要具有抵抗彈性變形的能力，同時(shí)要盡可能的避免服役過(guò)程中的塑性變形，這是機(jī)器人精確控制的基礎(chǔ)。
（3）較大的震動(dòng)阻尼：因?yàn)闄C(jī)器人部件啟動(dòng)，制動(dòng)的過(guò)程中會(huì)由于自身慣性，造成局部受力，并產(chǎn)生局部的震動(dòng)，為了精確定位，穩(wěn)定傳動(dòng)，需要材料本體吸收這部分的震動(dòng)阻尼。
（4）輕量化：機(jī)器人材料的輕量化可以減少使用能耗，降低運(yùn)動(dòng)慣性從而降低部件受力，同時(shí)減少傳動(dòng)部件的負(fù)擔(dān)。在特殊服役環(huán)境下，如航天領(lǐng)域，輕量化的結(jié)構(gòu)能夠盡可能的為其他部件設(shè)計(jì)提供自重余量。
2.1. 碳纖維輕質(zhì)高強(qiáng)， 大大提高人形機(jī)器人安全性及效率
先進(jìn)復(fù)合材料性能優(yōu)于金屬。與鋁合金等傳統(tǒng)金屬材料相比，碳纖維等現(xiàn)代復(fù)合材料為生產(chǎn)重量更輕、強(qiáng)度更高的機(jī)器人結(jié)構(gòu)部件提供了高性能解決方案。碳纖維的輕質(zhì)與其伴隨的強(qiáng)度相匹配，因此改進(jìn)的復(fù)合材料對(duì)人形機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。
碳纖維在人形機(jī)器人中的應(yīng)用主要在于機(jī)械臂。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中的機(jī)械手臂多數(shù)采用鋼、鐵、鋁合金等金屬材料制造。這種金屬材料制作成的機(jī)械手臂存在速度慢、能耗大、易變形磨損等缺點(diǎn)，并且這些金屬材料的成型條件復(fù)雜，成型難度大，且抗震性及抗氧化性不佳。采用碳纖維增強(qiáng)材料制作的機(jī)械手臂，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：
（1）自重輕、能耗低，生產(chǎn)效率高，碳纖維復(fù)合材料密度僅為鋼材的 1/3，較鋁合金輕30%。
（2）強(qiáng)度大、承載多，碳纖維復(fù)合材料不論是比強(qiáng)度、比模量，還是抗拉強(qiáng)度，均比鋼更強(qiáng)，比強(qiáng)度甚至是鋼鐵材料的 43 倍。
（3）蠕變小、精度高，碳纖維復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)極低、蠕變小，能夠適應(yīng)溫差較大的工作環(huán)境。
（4）碳纖維復(fù)合材料具有良好的耐疲勞性、耐磨損，降低維護(hù)或更新的頻率。
仿生骨骼領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用是近幾年的研究熱點(diǎn)。碳纖維機(jī)械手臂開發(fā)階段需要經(jīng)歷技術(shù)研發(fā)、小試、中試、產(chǎn)業(yè)化等階段，其中包括產(chǎn)品的工藝優(yōu)化、安全檢測(cè)、質(zhì)量檢測(cè)、報(bào)廢產(chǎn)品處理等。碳纖維的質(zhì)量輕、比強(qiáng)度（強(qiáng)度密度比）和比模量（模量密度比）高，制作相同強(qiáng)度的機(jī)械手臂，選用碳纖維復(fù)合材料（CFRP）可以做得很輕。由于碳纖維復(fù)合材料所具有的這些優(yōu)異的性質(zhì)，其在機(jī)器人工業(yè)領(lǐng)域方面是近幾年的研究熱點(diǎn)：
（1）為了兼顧輕量化和安全性，2012 年美國(guó)仿生控股有限公司（EksoBionic）推出的康健型的下肢外骨骼系統(tǒng) Ekso 的關(guān)鍵部位采用了大量的鋁合金、鈦合金和碳纖維的復(fù)合材料。
（2）日本松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社(Panasonic)在 2015 年 9 月推出的質(zhì)量?jī)H為 6kg 的可穿戴式機(jī)器人“AssistSuite”，其零部件主要采用了碳纖維復(fù)合材料，機(jī)器人用于輔助重物裝卸作業(yè)。
（3）北京郵電大學(xué)研制的一款新型機(jī)器人碳纖維臂桿，采用碳纖維降低了機(jī)器人手臂的自重，從而減少了震動(dòng)、運(yùn)動(dòng)慣性、降低了能耗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手臂更加平穩(wěn)的移動(dòng)。（4）無(wú)錫威盛新材料提供的相關(guān)產(chǎn)品數(shù)據(jù)證明，使用碳纖維復(fù)合材料制作的機(jī)械臂，能夠有著比起傳統(tǒng)鋼鐵材料和鋁合金更加均勻的載荷分布，整體質(zhì)量比鋁合金材質(zhì)減輕了30%，比鋼鐵材質(zhì)輕了 70%，臂架重心因此而降低了 10%，振動(dòng)減少了 40%，精準(zhǔn)度由0.03mm 提升到 0.01mm，安全穩(wěn)定性和工作效率都得到了有效提升。除此之外目前已發(fā)布的機(jī)器人機(jī)械臂，如德國(guó)宇航中心第三代輕型機(jī)械臂（LWRⅢ）、Kinova 的 7 自由度 JACO 機(jī)械臂、挪恩復(fù)材、江蘇博實(shí)等公司產(chǎn)品均利用碳纖維材料幫助機(jī)械臂達(dá)輕量化效果。
2.2. 特斯拉最新一代機(jī)器人采用 PEEK 減重的同時(shí)，性能進(jìn)一步提升
2.2.1. 聚醚醚酮（PEEK）以其優(yōu)異的性能在中高端領(lǐng)域逐步替換金屬材料
聚醚醚酮（PEEK）是一種具有耐高溫、耐磨、耐腐蝕、自潤(rùn)滑等優(yōu)異性能的特種工程塑料，適用于人形機(jī)器人、新能源汽車、醫(yī)療器械等對(duì)輕量化要求較高的領(lǐng)域。2023 年 12月 12 日，特斯拉最新一代機(jī)器人 Optimus-Gen2 的升級(jí)引起廣泛關(guān)注。該產(chǎn)品成功應(yīng)用“樹脂之王”PEEK 材料，使機(jī)器人的重量減輕 10kg，行走速度提升 30%，其他性能進(jìn)一步加強(qiáng)。
PEEK 與其他塑料相比，具備較強(qiáng)性能優(yōu)勢(shì)。相較于主要工程塑料、特種工程塑料，PEEK性能全面，在剛性方面優(yōu)于絕大多數(shù)特種工程塑料的同時(shí)，也兼具韌性，展現(xiàn)了全面的機(jī)械性能，此外在耐熱、耐磨、耐腐蝕等方面均表現(xiàn)優(yōu)異。因此，PEEK 是公認(rèn)的全球性能最好的熱塑性材料之一。
在“以塑代鋼”、“輕量化”的大背景下，PEEK 以其優(yōu)異的性能在中高端領(lǐng)域逐步替換金屬材料的使用。PEEK 作為一種高分子新材料，其主要用于替代金屬材料， PEEK 比強(qiáng)度大，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，可以大幅度減小材料本身的自重，成為實(shí)現(xiàn)“輕量化”的解決方案。此外 PEEK 在絕緣性、耐化學(xué)性方面均優(yōu)于普通金屬。因此 PEEK 材料逐漸取代金屬材料和工程塑料，提高人形機(jī)器人耐用性和性能的趨勢(shì)明顯。
2.2.2. 行業(yè)整體呈現(xiàn)供大于求，國(guó)產(chǎn)替代趨勢(shì)明顯
PEEK 屬于合成樹脂制造行業(yè)，制備工藝較為復(fù)雜。行業(yè)上游是化學(xué)原料和化學(xué)纖維制造行業(yè)，下游應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空航天、電子信息、能源及工業(yè)、醫(yī)療健康等行業(yè)。以中研股份工藝路線為例，其采用的是親核取代路線，即氟酮和對(duì)苯二酚在堿金屬鹽存在的條件下，以二苯砜為溶劑，在 280℃-340℃條件下進(jìn)行縮聚反應(yīng)，然后再通過(guò)丙酮和水去除殘留的溶劑和鹽，經(jīng)過(guò)干燥工藝獲得高分子量的 PEEK 樹脂，然后根據(jù)產(chǎn)品性能需要，將玻纖、碳纖、聚四氟乙烯、石墨等加入到擠出機(jī)中與粗粉共同進(jìn)行擠出，得到復(fù)合增強(qiáng)類樹脂顆粒。
原材料成本占比較高。2022 年中研股份 PEEK 材料生產(chǎn)成本中原材料/制造費(fèi)用/人工/能源動(dòng)力及運(yùn)輸費(fèi)占比 75%/11%/8%/6%，原材料主要包括氟酮、對(duì)苯二酚、二苯砜、碳酸鈉等。其中氟酮是合成 PEEK 最關(guān)鍵的原材料，其純度、品質(zhì)將直接影響 PEEK 的產(chǎn)品質(zhì)量。材料成本主要來(lái)自氟酮，每生產(chǎn) 1 噸 PEEK 需要消耗約 0.7-0.8 噸氟酮單體。
除去疫情影響，全球 PEEK 需求增速總體呈現(xiàn)穩(wěn)步上漲。根據(jù)弗若斯特沙利文披露的數(shù)據(jù)，全球 PEEK 市場(chǎng)規(guī)模由 2018 年的 36 億人民幣到 2022 年增長(zhǎng)至 49 億人民幣，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率 8.01%；由于 2020 年海外地區(qū)受到 COVID-19 疫情的嚴(yán)重影響，制造業(yè)對(duì)聚醚醚酮（PEEK）的總體需求量減少，導(dǎo)致 PEEK 市場(chǎng)規(guī)模出現(xiàn)下降趨勢(shì)。全球 PEEK 市場(chǎng)規(guī)模在 2027 年將預(yù)計(jì)增至 84 億元，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率為 11.38%。
中國(guó) PEEK 市場(chǎng)規(guī)模增速將大于全球。根據(jù)弗若斯特沙利文披露的數(shù)據(jù)，中國(guó)市場(chǎng) PEEK市場(chǎng)規(guī)模由 2018 年的 8 億人民幣增至 2022 年的 15 億人民幣，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了 17.01%。預(yù)計(jì)到 2027 年，中國(guó)本土新能源、半導(dǎo)體和醫(yī)療等高端制造業(yè)的產(chǎn)能將得到進(jìn)一步釋放，市場(chǎng)規(guī)模將由 15 億元提升至 28 億元，年復(fù)合增長(zhǎng)率約 13.3%。
歐洲是最大消費(fèi)區(qū)域，下游應(yīng)用以交通運(yùn)輸、工業(yè)及電子為主。根據(jù)《聚醚醚酮市場(chǎng)分析及發(fā)展趨勢(shì)》論文披露的信息，全球 PEEK 消費(fèi)區(qū)域主要集中在歐洲、美洲和亞太地區(qū)，其中歐洲是 PEEK 的最大市場(chǎng)，占比 37%（2022 年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)），其相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟，全球 PEEK 的下游領(lǐng)域中交通運(yùn)輸/工業(yè)/電子信息領(lǐng)域的消費(fèi)量占比為 40%/25%/24%，合計(jì) 90%。2022 年，全球 PEEK 消費(fèi)量預(yù)計(jì)達(dá)到 7556 噸，不考慮價(jià)格變化的情況下，以年復(fù)合增長(zhǎng)率 11.38%測(cè)算，2027 年需求有望達(dá)到 12952 噸。我國(guó) 2022 年 PEEK 市場(chǎng)消費(fèi)量約為 2334 噸，不考慮價(jià)格變化的情況下，以年復(fù)合增長(zhǎng)率 13.30%測(cè)算，2027 年需求有望達(dá)到 4358 噸。
全球來(lái)看，PEEK 主要為國(guó)外三家企業(yè)供給。 據(jù)中國(guó)化信咨詢的數(shù)據(jù)，2022 年全球 PEEK總產(chǎn)能約 1.6 萬(wàn)噸/年，前 3 大生產(chǎn)企業(yè)合計(jì)占據(jù)全球產(chǎn)能的 80%。威格斯是全球最大的PEEK 生產(chǎn)商，產(chǎn)能 8650 噸/年，占全球總產(chǎn)能的 50%以上；其次是索爾維和贏創(chuàng)，產(chǎn)能分別為 2500 噸/年和 1800 噸/年。威格斯和贏創(chuàng)在中國(guó)大陸均有生產(chǎn)基地。其中，威格斯與營(yíng)口興福的合資企業(yè)盤錦偉英興于 2022 年 9 月建成了 1500 噸/年產(chǎn)能；吉大贏創(chuàng)在2022 年 8 月完成股權(quán)變更后已由贏創(chuàng) 100%控股，但產(chǎn)品基本出口至歐美地區(qū)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)展迅速。2022 年，中國(guó)共有 8 家 PEEK 生產(chǎn)企業(yè)，總產(chǎn)能和產(chǎn)量分別為6050 噸/年和 2380 噸，同比增長(zhǎng) 70.4%和 11.9%。中國(guó)本土 PEEK 代表企業(yè)是中研股份和浙江鵬孚隆。其中，中研股份的工藝技術(shù)水平在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，能夠提供各種級(jí)別的產(chǎn)品。未來(lái) 5 年，全球 PEEK 新建項(xiàng)目主要集中在中國(guó)。2023 年中國(guó)投產(chǎn)的 PEEK 項(xiàng)目為沃特股份 2000 噸/年 PAEK（包括 900 噸 PEEK，100 噸 PEKK）項(xiàng)目，中國(guó) PEEK 產(chǎn)能有望增至 6950 噸/年。
國(guó)產(chǎn) PEEK 產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，逐步縮小了與國(guó)外產(chǎn)品的差距，并且價(jià)格具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。根據(jù)英國(guó)威格斯年報(bào)，PEEK 在工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的定價(jià)差距巨大。威格斯工業(yè)級(jí) PEEK的售價(jià)約為 55 萬(wàn)元/噸，醫(yī)療級(jí) PEEK 大約為 245 萬(wàn)元/噸。根據(jù)中國(guó)化信咨詢披露的信息，在國(guó)際市場(chǎng)上，標(biāo)準(zhǔn)級(jí) PEEK 售價(jià)一般為 80-100 萬(wàn)元/噸，而國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品平均售價(jià)在 50萬(wàn)元/噸以內(nèi)。國(guó)內(nèi)企業(yè)在原料和設(shè)備方面立足于國(guó)內(nèi)的同時(shí)不斷提高產(chǎn)能，取得了成本優(yōu)勢(shì)，使國(guó)產(chǎn) PEEK 的市場(chǎng)售價(jià)顯著低于國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格。
2.3. 碳纖維增強(qiáng) PEEK 復(fù)合材料是國(guó)內(nèi)未來(lái)發(fā)展方向
碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮（PEEK）高性能熱塑性復(fù)合材料是未來(lái)人形機(jī)器人的核心材料。碳纖維增強(qiáng) PEEK 復(fù)合材料（CF/PEEK），指碳纖維以粉末、顆粒、連續(xù)纖維（長(zhǎng)纖維）或者織物形式增強(qiáng) PEEK 樹脂基的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)鋁合金和不銹鋼相比，鋁合金的密度為2.8g/cm3，不銹鋼的密度為 7.3g/cm3，連續(xù) CF/PEEK 復(fù)合材料的密度為 1.5-1.6g/cm3，具有重量輕，強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)的碳纖維粉末改性材料相比，碳纖維的高強(qiáng)度、高模量特性賦予了 CF-PEEK 復(fù)合材料高強(qiáng)度、高彈性模量和抗變形特性。機(jī)械強(qiáng)度提高至少 3 倍，模量也提高至少 3 倍，具有更好的尺寸穩(wěn)定性和抗變形性。
CF/PEEK 生產(chǎn)技術(shù)亟待突破。目前 CF/PEEK 生產(chǎn)技術(shù)由日本東麗、英國(guó)威格斯等少數(shù)公司掌握，主要應(yīng)用于航空航天等尖端領(lǐng)域。國(guó)內(nèi) CF/PEEK 的研發(fā)集中在高校、科研院所和極少數(shù)企業(yè)之中。國(guó)外核心制造技術(shù)及相關(guān)裝備都被嚴(yán)格保密，對(duì)中國(guó)實(shí)施嚴(yán)苛的封鎖政策。國(guó)內(nèi)大多數(shù) CF/PEEK 產(chǎn)品，如預(yù)浸帶、預(yù)浸板多依靠進(jìn)口，數(shù)量無(wú)法滿足需求、應(yīng)用成本較高，極大限制了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)此類產(chǎn)品的大范圍應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)多家 PEEK 企業(yè)正加大投入進(jìn)行 CF/PEEK 研發(fā)工作。
2.4. 人形機(jī)器人量產(chǎn)將較大拉動(dòng) PEEK 需求，對(duì)碳纖維影響不大
人形機(jī)器人的量產(chǎn)較大拉動(dòng) PEEK 行業(yè)需求。PEEK 和碳纖維材料在人形機(jī)器人中的應(yīng)用范圍主要為機(jī)械臂，特斯拉第二代機(jī)器人手臂使用的是連續(xù)碳纖維復(fù)合材料單項(xiàng)帶，其中單向增強(qiáng)碳纖維與 PEEK 的比例約為 55%比 45%，若兩個(gè)機(jī)械臂的重量約為 10kg，50%使用 CF/PEEK 復(fù)材，估算碳纖維與 PEEK 用量為 5.5kg 與 4.5kg。按照上文三種方式估計(jì)人形機(jī)器人的數(shù)量，對(duì)應(yīng)碳纖維及 PEEK 用量如下表所示。以 2022 年碳纖維及 PEEK 行業(yè)對(duì)比來(lái)看，人形機(jī)器人的量產(chǎn)對(duì)于 PEEK 行業(yè)需求彈性拉動(dòng)較大。
3. 相關(guān)公司梳理
3.1. 碳纖維公司
3.1.1. 光威復(fù)材
光威復(fù)材成立于 1992 年，于 2017 年在深交所上市；2005 年光威復(fù)材突破 T300 級(jí)碳纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)，成功填補(bǔ)國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域空白，打破國(guó)外技術(shù)裝備封鎖，使得我國(guó)成為世界上少數(shù)掌握小絲束高性能碳纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家之一。公司專業(yè)從事高性能碳纖維及復(fù)合材料研發(fā)，目前已形成從原絲開始的碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預(yù)浸料一直到碳纖維復(fù)合材料制品的全產(chǎn)業(yè)鏈布局。產(chǎn)品主要包括 GQ3522(T300 級(jí))、GQ4522(T700 級(jí))、QZ5526(T800 級(jí))等各型碳纖維及復(fù)合材料，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空航天、武器裝備、風(fēng)電葉片、光伏熱場(chǎng)、高壓儲(chǔ)氫、體育休閑、建筑補(bǔ)強(qiáng)等領(lǐng)域。
經(jīng)營(yíng)情況：光威復(fù)材碳纖維業(yè)務(wù)表現(xiàn)亮眼。2019-2023 年，公司收入從 17.15 億元增長(zhǎng)到25.18 億元，CAGR 為 10.08%。2023 年度，公司的碳纖維板塊，尤其是非定型纖維的業(yè)績(jī)表現(xiàn)比較亮眼。拓展纖維板塊業(yè)務(wù)發(fā)展整體平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)銷售收入 16.67 億元，同比增長(zhǎng)20.28%，其中傳統(tǒng)定型纖維產(chǎn)品訂單穩(wěn)定、交付及時(shí)，相關(guān)重大合同 2023 年執(zhí)行率42.34%；非定型纖維方面，整體實(shí)現(xiàn)銷售收入 8.28 億元，同比增長(zhǎng) 46.42%。
3.1.2. 吉林碳谷
吉林碳谷成立于 2008 年，2016 年吉林碳谷掛牌新三板，2021 年 8 月晉入精選層。公司主要從事聚丙烯腈基碳纖維原絲的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品覆蓋了從碳纖維原絲小絲束到大絲束的全系列產(chǎn)品，全系列產(chǎn)品都能穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)，部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)的穩(wěn)定規(guī)模生產(chǎn)。產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空、風(fēng)電、高端裝備、汽車、新能源、體育休閑用品及建筑材料等。2022 年 10 月被評(píng)為國(guó)家級(jí)專精特新“小巨人”企業(yè)；2023 年 3 月，“吉林碳谷”品牌 50k 碳纖維原絲入圍 2023/2024 中國(guó)纖維流行趨勢(shì)。
經(jīng)營(yíng)情況：吉林碳谷近年來(lái)毛利和凈利均維持在較高水平。2020-2023 年，公司營(yíng)業(yè)收入從 11.02 億元上升到 20.49 億元，CAGR 達(dá)到 22.97%。同時(shí)公司毛利率和凈利率持續(xù)維持在較高水平。
碳纖維原絲項(xiàng)目方面，吉林碳谷投建 3 萬(wàn)噸高性能碳纖維原絲項(xiàng)目分兩期建設(shè)，一期公司預(yù)計(jì)于 2024 年中旬投產(chǎn)，二期公司將根據(jù)市場(chǎng)需求情況進(jìn)行有序建設(shè)投產(chǎn)。截至2023 年 6 月末，公司年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸碳纖維原絲項(xiàng)目已投產(chǎn) 60%以上，目前產(chǎn)能利用率在90%以上，公司預(yù)計(jì) 2024 年剩余產(chǎn)能全部投產(chǎn)。研發(fā)方面，公司在研項(xiàng)目主要包括纏繞氣瓶及 T800、T1000 級(jí)原絲、巨絲束等項(xiàng)目，各項(xiàng)目進(jìn)展順利。其中 T800、T1000 級(jí)相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室研制、小試和中試，并在規(guī)模穩(wěn)定量產(chǎn)工藝技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了全面突破，公司預(yù)計(jì)產(chǎn)品 2024 年第一季度實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。
3.1.3. 中復(fù)神鷹
中復(fù)神鷹成立于 2006 年，于 2022 年在上交所科創(chuàng)板上市，隸屬于中國(guó)建材集團(tuán)有限公司，是集碳纖維及其復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。中復(fù)神鷹系統(tǒng)掌握了 T700 級(jí)、T800 級(jí)、M30 級(jí)、M35 級(jí)千噸級(jí)技術(shù)以及 T1000 級(jí)、M40 級(jí)百噸級(jí)技術(shù)，在國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡的關(guān)鍵技術(shù)突破和核心裝備自主化，擁有成熟的萬(wàn)噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)制造技術(shù)。公司產(chǎn)品基本實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高強(qiáng)高模型各類型碳纖維的品種覆蓋，并被廣泛應(yīng)用于航空航天、壓力容器、碳碳復(fù)材、風(fēng)電葉片、交通建設(shè)、體育休閑等領(lǐng)域。
經(jīng)營(yíng)情況：中復(fù)神鷹營(yíng)收規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，盈利能力顯著提升。2021-2023 年，中復(fù)神鷹收入穩(wěn)步上升，從 11.73 億元增長(zhǎng)到 25.59 億元，CAGR 高達(dá) 47.7%。2023 年公司總產(chǎn)能達(dá)到 2.85 萬(wàn)噸，產(chǎn)能規(guī)模躍居世界前三，碳纖維產(chǎn)量位居全國(guó)第一。相較 2022 年的1.45 萬(wàn)噸產(chǎn)能，2023 年 5 月神鷹西寧二期 1.4 萬(wàn)噸項(xiàng)目的投產(chǎn)推動(dòng)了公司產(chǎn)能規(guī)模的再提升，為碳纖維國(guó)產(chǎn)化替代進(jìn)程的加快持續(xù)助力。
3.1.4. 恒神股份
恒神股份，創(chuàng)建于 2007 年 8 月，新三板掛牌公司，是一家集碳纖維及其復(fù)合材料生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研發(fā)、銷售、技術(shù)應(yīng)用服務(wù)為一體的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。產(chǎn)品組合覆蓋從原絲、碳纖維、上漿劑、織物、液體樹脂、粘接劑、預(yù)浸料到碳纖維復(fù)合材料制件，航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的高端全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)。
經(jīng)營(yíng)情況：公司產(chǎn)能 23 年為 5000 噸，同時(shí)在航空和風(fēng)電復(fù)合材料等高附加值業(yè)務(wù)的帶動(dòng)下，公司營(yíng)業(yè)收入從 2018 年的 1.67 億元增長(zhǎng)至 2022 年的 10.74 億元，增長(zhǎng) 543%，CAGR 約為 59.25%，毛利率和凈利率分別從-9.06%、-136.82%增長(zhǎng)至 39.85%、15.93%，并于 2021 年實(shí)現(xiàn)首次盈利。
2022 年，公司生產(chǎn)飽滿，生產(chǎn)更多是小絲束，4 月對(duì)外宣布擬投資 13.2 億元，于陜西省榆林市開展“2 萬(wàn)噸/年高性能碳纖維生產(chǎn)基地”一期建設(shè)項(xiàng)目。榆林恒神項(xiàng)目一期一階段將建兩條生產(chǎn)線，年產(chǎn)能為 5000 噸，計(jì)劃 2024 年 12 月建成，2025 年一季度末將具備投產(chǎn)條件，后續(xù)生產(chǎn)線將按市場(chǎng)需求逐步投產(chǎn)。
3.2. PEEK 相關(guān)公司
3.2.1. 中研股份
吉林省中研高分子材料股份有限公司，成立于 2006 年。2015 年正式登陸新三板，2023年 9 月 20 日在上海證券交易所科創(chuàng)板上市，是一家集聚醚醚酮(PEEK)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的高新技術(shù)企業(yè)。公司主要產(chǎn)品為樹脂形態(tài)的 PEEK，形成現(xiàn)有的“兩大類、三大牌號(hào)、六大系列”共 52 個(gè)規(guī)格牌號(hào)的產(chǎn)品體系。
中研股份是繼英國(guó)威格斯、比利時(shí)索爾維和德國(guó)贏創(chuàng)之后全球第 4 家 PEEK 年產(chǎn)能達(dá)到千噸級(jí)的企業(yè)，是繼英國(guó)威格斯后全球第 2 家能夠使用 5000L 反應(yīng)釜進(jìn)行 PEEK 聚合生產(chǎn)的企業(yè)，是目前 PEEK 年產(chǎn)量最大的中國(guó)企業(yè)。公司在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)持續(xù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代，目前已經(jīng)超越英國(guó)威格斯成為中國(guó)市場(chǎng)銷量最大的公司。
經(jīng)營(yíng)情況：近年來(lái)，無(wú)論是成長(zhǎng)性還是盈利能力，公司呈現(xiàn)穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。“雙碳”背景下，輕量化、可回收的熱塑性特種工程塑料市場(chǎng)需求持續(xù)增加，PEEK 作為具有“輕量化、可回收”特征的特種新型材料，其下游應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，在交通運(yùn)輸、電子信息和航空等領(lǐng)域替代金屬和其他塑料材料的應(yīng)用日益深入。中研股份產(chǎn)品性能優(yōu)良、供應(yīng)穩(wěn)定，下游客戶不斷擴(kuò)大，公司營(yíng)業(yè)收入和凈利潤(rùn)呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2020-2022 年，公司營(yíng)業(yè)收入從 1.58 億元增長(zhǎng)到 2.48 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 25.28%；凈利潤(rùn)從 2466 萬(wàn)元增長(zhǎng)到 5591 萬(wàn)元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 50.57%。
3.2.2. 沃特股份
沃特股份成立于 2001 年，主要從事高性能功能高分子材料合成、改性和成品的研發(fā)、生產(chǎn)制造、銷售及技術(shù)服務(wù)，為客戶提供最優(yōu)化的新材料解決方案和增值服務(wù)。公司產(chǎn)品主要包括特種及新型工程高分子、高性能復(fù)合材料、碳纖維及碳納米管復(fù)合材料、含氟高分子材料，目前已應(yīng)用在電子、家電、光伏、半導(dǎo)體、醫(yī)療、辦公設(shè)備、通訊、汽車、電氣、儲(chǔ)能、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。
經(jīng)營(yíng)狀況：公司堅(jiān)持特種高分子材料平臺(tái)化戰(zhàn)略，2019-2022 年，公司營(yíng)業(yè)收入從 9 億元增長(zhǎng)到 14.9 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 18.3%。公司圍繞特種高分子材料全產(chǎn)業(yè)鏈布局的戰(zhàn)略，5G 高頻通訊用 E-PTFE 薄膜產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)技術(shù)工藝突破，聚苯硫醚（PPS）薄膜、聚醚醚酮（PEEK）薄膜研究工作按計(jì)劃順利推進(jìn)，且公司年產(chǎn) 1000 噸 PEEK 生產(chǎn)線已順利建成。
3.2.3. 凱盛新材
公司主要從事精細(xì)化工產(chǎn)品及新型高分子材料的研發(fā)、主要產(chǎn)品包括無(wú)機(jī)化學(xué)品（包括氯化亞砜及硫酰氯）、羧基氯化物（包括芳綸聚合單體、對(duì)硝基苯甲酰氯、氯乙酰氯等）、羥基氯化物（包括氯醚等）和聚醚酮酮等。公司建立了以氯、硫基礎(chǔ)化工原料為起點(diǎn)，逐步延伸至精細(xì)化工中間體氯化亞砜、進(jìn)一步延伸到羧酸及羥基氯化系列衍生物產(chǎn)品，再到高性能高分子材料聚醚酮酮（PEKK）、鋰電池用新型鋰鹽雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）等產(chǎn)品的立體產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。目前，公司系全球最大的氯化亞砜生產(chǎn)企業(yè)及國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的芳綸聚合單體生產(chǎn)企業(yè)。截至 2023 年底，PEKK 產(chǎn)能為 100 噸/年，產(chǎn)能利用率17.21%，在建 1000 噸/年項(xiàng)目于 2023 年 12 月底完成環(huán)保驗(yàn)收，已滿足量產(chǎn)條件。
PEKK 和 PEEK 均屬于聚芳醚酮類聚合物，在某些功能特性上存在共同之處，在特定領(lǐng)域可以相互替代使用。但 PEKK 與 PEEK 也有不同之處：從化學(xué)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，PEEK 是一種均聚物，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，熔融溫度均為定值，而 PEKK 是一種共聚物，可以通過(guò)調(diào)節(jié)其單體的摩爾比來(lái)調(diào)節(jié)其熔融溫度，使其熔融溫度在 280～ 390°之間可調(diào)，因此其制備復(fù)合材料，尤其是制備預(yù)浸帶時(shí)，制備 3D 打印材料時(shí)其加工窗口要比 PEEK 材料寬，使其更容易進(jìn)行加工；從生產(chǎn)成本來(lái)說(shuō)，PEKK 采用低成本的間/對(duì)苯二甲酰氯、二苯醚等大宗量產(chǎn)品，通過(guò)親電取代方法制備二醇，而 PEEK 采用二氟酮、對(duì)苯二酚采用高溫親核方法制備，其生產(chǎn)成本高于 PEKK。另外由于 PEKK 分子結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)酮基，其剛性要比PEEK 大，致使其結(jié)晶速度要比 PEEK 慢，因此其制備涂層產(chǎn)品時(shí)，就不會(huì)發(fā)生由于結(jié)晶速度過(guò)快導(dǎo)致的開裂等現(xiàn)象發(fā)生。
經(jīng)營(yíng)狀況： 2020-2022 年，公司營(yíng)業(yè)收入從 6.24 億元增長(zhǎng)到 10.1 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)27.2%。2023 年，公司部分下游產(chǎn)品市場(chǎng)需求偏弱，部分化工產(chǎn)品價(jià)格下行并維持在低位，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，在一定程度上給產(chǎn)能消化及產(chǎn)品毛利帶來(lái)很大挑戰(zhàn)，導(dǎo)致 2023 年公司營(yíng)收及利潤(rùn)率均有下滑。
3.2.4. 新瀚新材
江蘇新瀚新材料股份有限公司成立于 2008 年 7 月，主要從事芳香族酮類產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，主要產(chǎn)品包括特種工程塑料核心原料、光引發(fā)劑和化妝品原料等產(chǎn)品。公司生產(chǎn)線可以基于傅克反應(yīng)生產(chǎn)各類芳香族酮類產(chǎn)品，產(chǎn)品品種規(guī)格齊全，掌握了芳香族酮類產(chǎn)品的核心生產(chǎn)工藝。
公司與 PEEK 領(lǐng)域全球主要廠商 SOLVAY（索爾維）、VICTREX（威格斯）、EVONIK（贏創(chuàng)）及國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的 PEEK 生產(chǎn)商中研股份、吉大特塑及鵬孚隆均建立長(zhǎng)期合作關(guān)系。公司年產(chǎn) 8,000 噸芳香酮（含年產(chǎn) 2,500 噸 DFBP 產(chǎn)能）及其配套項(xiàng)目將進(jìn)一步提升公司的綜合實(shí)力與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高與下游客戶的合作能力，有利于公司的可持續(xù)發(fā)展。
經(jīng)營(yíng)狀況：新翰新材近年來(lái)收入持續(xù)增長(zhǎng)，增速略微放緩。2020-2023 年，公司營(yíng)業(yè)收入穩(wěn)步上升，從 2.88 億元增長(zhǎng)到 4.35 億元，復(fù)合增長(zhǎng)率 14.73%。2023 年，公司專注主業(yè)，全年經(jīng)營(yíng)保持穩(wěn)定，產(chǎn)品銷量較上年增長(zhǎng) 15.86%，營(yíng)業(yè)收入較上年增長(zhǎng) 9.37%，其中：特種工程塑料原料銷量增加超 40%，實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入 2.55 億元，較上年同期增長(zhǎng) 25.67%。
4. 風(fēng)險(xiǎn)提示
人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期：PEEK 及碳纖維的需求拉動(dòng)數(shù)據(jù)建立在各家咨詢機(jī)構(gòu)及企業(yè)預(yù)測(cè)的人形機(jī)器人量產(chǎn)進(jìn)度的預(yù)測(cè)下，若量產(chǎn)進(jìn)度不及預(yù)期，則 PEEK 及碳纖維的需求將會(huì)達(dá)不到測(cè)算水平。
碳纖維及 PEEK 價(jià)格下降：若產(chǎn)品價(jià)格下降，則造成公司營(yíng)收利潤(rùn)不能與人形機(jī)器人帶來(lái)的需求拉動(dòng)同比例變動(dòng)，導(dǎo)致標(biāo)的公司經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)不及預(yù)期。
碳纖維及 PEEK 產(chǎn)能擴(kuò)張超預(yù)期：產(chǎn)能擴(kuò)張超預(yù)期則會(huì)導(dǎo)致供給大于需求，進(jìn)而引發(fā)價(jià)格下降。
人形機(jī)器人采用其他材料等：若人形機(jī)器人采用其他材料，則對(duì)于 PEEK 及碳纖維沒有需求拉動(dòng)或減少需求拉動(dòng)。