马斯克都来“带货”,从发动机到人形机器人都能“玩转”,“PEEK”概念成风口

材料内参 2023-12-21
2235 字丨阅读本文需 5 分钟

受机器人和新能源汽车等产业“轻量化”影响,近期聚醚醚酮(PEEK)有点火,顺带上游原材料二氟二苯甲酮(DFBP)的热度也水涨船高。相关产业链企业如新瀚新材、中欣氟材、华密新材等股价均实现大幅上涨。

消息面上,特斯拉旗下电动皮卡Cybertruck开售,国内多家公司参与零部件供应。同期特斯拉还发布了人形机器人Optimus-Gen 2(第二代擎天柱)的新视频,相比第一代,第二代Optimus多方面性能显著提高,此外重量也减轻了10kg。针对减重,特斯拉未透露其方案,仅表明“减重没有任何(功能/性能)牺牲”。

人形机器人是近年来除新能源车外又一火爆的科技领域,得益于大模型的加持和各大巨头的持续投入,近期发展态势显著加速。

海外方面,特斯拉在这一领域今年以来进展迅速,已先后多次公布进展。特斯拉CEO马斯克此前甚至预测,Optimus 成熟可用后需求可能达到100亿甚至200亿台。

此外大模型在机器人领域的应用潜力也受到了各大巨头的关注。除了特斯拉外,英伟达于今年10月发布的AI系统Eureka,可将大模型与机器人相结合;此外还有微软的ChatGPT for Robotics,谷歌的PaLm-E、RT-1、RT-2,以及VoxPoser、BoboCat等等。

从国内来看,人形机器人产业的发展也受到了重点关注。企业方面,12月19日,“人形机器人第一股”优必选开启招股,计划年内于港交所上市,计划最多募资约13.09亿港元。此外包括小米、科大讯飞、小鹏、傅利叶、智元机器人、宇树科技等在内多家均发布了人形产品。据业内人士认为,人形机器人赛道有望在2024年迎来规模商业化元年。

而对于电子产品来说,无论是新能源车还是人形机器人,续航长短是关键问题之一。在携带电量有限的情况下,可通过轻量化材料减重从而实现续航增加。

PEEK作为高端工程塑料,比强度是铝合金的8倍,密度约为铝合金的1/3,十分适宜作为上述领域的轻量化解决方案。

PEEK材料是什么?

聚醚醚酮(PEEK)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。具有耐高温、耐化学药品腐蚀等物理化学性能,是一类半结晶高分子材料,可用作耐高温结构材料和电绝缘材料,可与玻璃纤维或碳纤维复合制备增强材料。一般采用与芳香族二元酚缩合而得的一类聚芳醚类高聚物。这种材料在航空航天领域、医疗器械领域和工业领域有大量的应用。现阶段新能源汽车、人形机器人其作为轻量化材料开始普及。

机器人采用轻量化材料能够减少运行能耗、其中PEEK材料需求有望大幅提升。

应用领域

PEEK材料将凭借良好的NVH性能+耐腐蚀+耐高温等性能应用于汽车领域、凭借耐燃油+高机械性能应用于3D打印领域、凭借刚性、韧性兼具+轻量化等性能应用于机器人领域。

汽车领域:PEEK在汽车行业应用的增长主要源自于汽车行业对零部件的轻量化需求。随着汽车产业轻量化及节能减排需求不断加大,PEEK材料具备良好的耐摩擦性能、力学性能以及轻量化,因此能在关键零部件方面对金属进行替换,主要可用于制造发动机内罩、轴承、离合器齿环、密封件、漆包线等。

机器人领域:机器人对于材料主要要求为轻量化、耐久性。Peek材料是热塑性材料,容易加工成各种形态的零部件,且纯PEEK树脂材料密度仅为13g/立方厘米,是一种极佳的高强度、轻量化材料,同时也具备耐腐蚀、耐磨等优异特性,因此有望应用于机器人领域。

3D打印领域:作为高性能热塑性材料,PEEK材料和碳纤维熔合后耐燃油性能优异,在240℃下依旧具备耐久性、机械可靠性,因此PEEK材料可通过和碳纤维熔合技术来应用于3D打印。

未来几年我国PEEK材料将供不应求

PEEK材料的主要壁垒集中于生产工艺、验证周期两方面。PEEK材料研发已久,但全球大规模生产的企业较少,且主要产能被外资企业垄断,主要系实验室合成工艺与实际工业化生产工艺差异较大,需要深厚的生产技术、经验的积累。

此外,PEEK材料工业化生产的验证周期较长。产能爬坡需要7年左右,下游客户认证开发周期需要3-5年。

因此,当前全球PEEK生产厂商呈现“一超多强”的竞争格局。全球龙头威格斯年产能7150吨,占全球份额60%;2021年销量4132.5吨,市占率为53.55%。龙二比利时索尔维现有年产能2500吨,2021年销量1425吨,市占率为18.47%。龙三德国赢创产能达1800吨,2021年销量912吨,市占率11.82%。

2016年起我国公司国产初步突破,中研股份和鹏孚隆合计市占率约11%。

据中研股份招股说明书测算,预计在2022-2027年期间我国可实现有效新增产能大约在3000吨左右。预计2027年国内实际PEEK产能约为5394吨/年,对应有效产量约2967吨。据国金证券测算,2027年我国PEEK材料市场规模有望达到167亿元以上。

根据沙利文咨询的预测,中国PEEK产品需求量在2022年至2027年期间继续以16.82%的年复合增长率增长,预计2027年需求约为5079吨,供不应求。

产业发展建议

(一)加快 PEEK 产业关键技术和装备升级

为促进国内 PEEK 生产工艺等关键技术以及合成装置和成型设备的完善升级,建议国内企业在研发制度体系、研发人员激励机制以及研发团队架构方面加强建设,坚持自主创新的同时,也要注重与国内高校、科研机构之间的研发合作,开展 PEEK 聚合、提纯、搅拌桨等方面的研究,避免产研脱节,提升企业研发效率。

(二)加强 PEEK 专用料和复合材料的生产

国外领先企业拥有丰富的专用料产品,建议国内相关企业结合航空航天、汽车、医疗等领域的具体要求,细化和拓展 PEEK 专用料和复合材料品种,及时跟进 3D 打印用 PEEK 树脂、纺丝级 PEEK 树脂、航空级 PEEK 树脂等专用料,以及碳纤维增强 PEEK 复合材料、纤维 / 聚合物 / 填料协同改性 PEEK 材料及功能化改性的 PEEK(如导电、导热的改性PEEK)等复合材料的开发以及高性能的长纤维、连续纤维增强 PEEK 复合材料制品新成型技术(包括长碳纤维增强 PEEK 的在线混炼注塑成型及连续碳纤维增强 PEEK 的缠绕、拉挤、铺放成型技术)的研发。

(三)拓展应用领域,创新应用方式

国内在 PEEK 应用方面开发程度不足,产业界缺乏联动,国内 PEEK 企业应扩大产业规模以产生规模效应,进一步提高性能,降低成本,提高市场占有率,并积极开发高性能新产品,提升加工能力,拓展产品应用范围。同时加强与下游应用单位的合作,发现并解决国产 PEEK 在下游应用中出现的具体问题,积累服务方案,探索面向国家重大需求的 PEEK 材料开发应用模式,不断提升国内企业满足下游应用需求的能力。

文章来源: 材料委天津院,青衫爱生活,私募排排网

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