Page 64 - 《橡塑技术与装备》2026年2期
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橡塑技术与装备
            HINA R&P  TECHNOLOGY  AND EQUIPMENT



             程操作，是机器人适应复杂场景的关键。                                燃等级，良好的电气绝缘性能、机械性能、化学稳定性、
             1.3 人形机器人应用塑料介绍                                   耐老化性能     [11] 、耐辐照性能，介电常数 3.4，介电损耗
                                                                   -3
                 人形机器人是一门新型产业，工程塑料应用从使                         仅 10 ，属 F 至 H 级绝缘，使用温度范围 -269~400 ℃
             用上综合考虑。轻量化与高强度结合 ：需在降低机器                          内不会发生显著变化         [12~13] ，被誉为 “21  世纪最有希望
             人自重的同时保证结构稳定性，材料满足人形机器人                           工程塑料之一 ”。
             强度需要，且轻量化。耐磨性与耐腐蚀性 ：关节、齿                              PI 在人体机器人应用较多，PI 在保证强度前提
             轮等运动部件耐受长期摩擦，材料适应高温环境下耐                           下，密度略高于 PEEK 但强度高出 40%，用于轻量化
             磨性好，抗腐蚀好。耐温与绝缘性 ：电机及电子元件                          结构件，使机械臂壁厚减至 0.8  mm，整体减重 25%。
             周边材料需耐高温和绝缘，高流动性和尺寸稳定性材                           PI 作为柔性基底材料，PI 与碳纳米管、石墨烯等结合，
             料用于精密电器部件，用于高温电绝缘场景。柔性与                           用于柔性传感器与电子皮肤，可集成压力、温度、湿
             仿生适配 ：皮肤及柔性部件需模拟人体触感，有机硅                          度等传感器，提升机器人对环境微弱变化的感知能力。
             和热塑性弹性体用于柔软触感部件和仿生皮肤。人形                           PI 长期使用温度达 300  ℃，低摩擦系数 0.17~0.25，
             机器人常用工程塑料有聚醚醚酮 PEEK、聚酰亚胺 PI、                      即高温负载下磨损量仅为传统 PEEK 材料 1/3，可做
             尼龙 PA、聚苯硫醚 PPS、PC/ABS 合金、液晶聚合                     关节与齿轮件，关节维护周期从 600 h 延至 2 000 h。
             物 LCP、超高分子量聚乙烯 UHMW-PE 等，其使用                          PI 作为柔性电路板（FPC）核心材料，用于控制
             按价值比预测 PEEK 及复合材料占 45%，电子级特种                      系统与柔性线路，PI 用于机器人关节处，提升信号传
             塑料 PPS、LCP 占 30%，工程塑料 PA、PC/ABS 占                 输效率和关节响应速度，类似机器人神经系统。PI 可
             20%，其他 PI、UHMW-PE 等占 5%。                          集成多种传感器电路，用于环境感知与多功能集成，

                                                               检测接触力，震动等环境特性，并通过纳米复合技术
             2 人形机器人应用工程塑料情况                                   赋予导电、自修复等功能。
             2.1 PEEK                                          2.3 PA

                 聚醚醚 酮（Polyetheretherketone，简称 PEEK）               尼龙，学名聚酰胺（Polyamide，简称 PA）， 是
             是在主链结构中含有两个醚键和一个酮键的重复单元                           分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称                      [14] ，
             所构成的高聚物       [4] ，是聚芳醚酮一个材料系列          [5] ，拥    包括脂肪族 PA、脂肪 - 芳香族 PA 和芳香族 PA               [15] ，
             有半结晶态特点，具有耐高温、耐化学腐蚀等特性                     [6] 。  是五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的
             聚醚醚酮是一种性能优异的特种工程塑料                  [7] ，具有耐      品种   [16] 。PA 机械强度高，韧性好，抗张强度高，摩
             高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学腐蚀、阻燃、                         擦系数低，耐磨性好，自润性佳，热性能好等特点，
             耐剥离性、耐辐照性、绝缘性稳定、耐水解和易加工                           满足对人形机器人轻量化、力学性能、耐磨损性等要
             等  [8]  优势。PEEK 在人形机器人中应用较广，机器人                   求，PA 凭借其多样化性能，在关节、结构件、外壳等
             膝关节、肘关节、腕关节等部位，齿轮、齿条、外壳                           核心件有应用潜力。
             和结构件等都用 PEEK，承受高负载和频繁的冲击，                         2.3.1 PA66
             通过添加碳纤维等增强材料进一步提高强度，可以有                               PA66（聚酰胺 66）以优异的力学性能和耐高温
             效减少摩擦和磨损，提高运动精度和寿命。PEEK 重                         特性，成为人形机器人高负荷部件首选材料之一。密
                                                                            3
             量轻有助于减轻机器人整体负载，降低能耗。PEEK                          度约 1.14  g/cm ，可降低整体重量以提升运动灵活性
             具有良好的电绝缘性能和化学稳定性                [9] ，能够为传感        和能效，抗拉强度达 70~120 MPa，确保结构稳定性。
             器提供稳定工作环境，避免电磁干扰和化学腐蚀对传                           PA66 用于频繁运动的关节和机械臂骨架，采用玻纤增
             感器性能影响。在压力传感器、触觉传感器等部件封                           强提升耐磨性和寿命。PA66 熔点约 260  ℃，热变形
             装和固定中，PEEK 得到了广泛应用。                               温度超 262  ℃，适应高温环境，易加工，可用编织尼
             2.2 PI                                            龙外壳，实现轻量化与抗冲击性结合。
                 聚酰亚胺（Polyimide，简称 PI）是分子结构主                   2.3.2 PA612
             链中含有酰亚胺结构高分子聚合物                [10] ，高性能 PI 主         PA612 具有柔韧性、自润滑性及耐化学性特点，
             链大多以芳环和杂环为主要结构单元。PI 具有最高阻                         主要用于动态部件和防护结构。用在关节连接件上凭

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