本 文 作 者

賽迪顧問新材料產(chǎn)業(yè)研究中心

從剛性外殼到仿生肌理，春晚人形機(jī)器人背后的材料進(jìn)化

引言

2026年馬年春晚的舞臺上，人形機(jī)器人深度融入多個節(jié)目，從《奶奶的最愛》的趣味日常，到《武BOT》的空翻格斗，從《智造未來》的靈動舞姿，到《我最難忘的今宵》的生動演繹，它們的動作愈發(fā)細(xì)膩，互動愈發(fā)真實。這場科技與藝術(shù)的交融背后，是材料技術(shù)的堅實支撐，讓冰冷機(jī)械擁有張弛有度的筋骨、溫潤可觸的感知。

01

春晚人形機(jī)器人“生命力”背后的材料支撐

春晚舞臺上，人形機(jī)器人以靈動舞姿讓人感受到機(jī)械與藝術(shù)交融的魅力，而其亮眼表現(xiàn)的背后是材料科學(xué)的突破。從構(gòu)筑實體的輕量化骨架，到提供持久動能的能量源泉，再到賦予細(xì)膩感知的電子皮膚，三大核心功能材料共同構(gòu)成了機(jī)器人從冰冷機(jī)器向具身智能發(fā)展的底層基礎(chǔ)。

輕量化結(jié)構(gòu)材料：撐起春晚機(jī)器人靈動身軀的“骨骼框架”。機(jī)器人的骨架如同人體骨骼，需在承受巨大機(jī)械應(yīng)力的同時盡可能降低自重。目前主流人形機(jī)器人的重量不斷下探，最輕已達(dá)到27kg，這一變化完全依賴材料選擇與性能突破。當(dāng)前主流方案的選擇均采用航空鋁、鈦合金與高強(qiáng)度工程塑料的復(fù)合搭配，在保證了機(jī)身強(qiáng)度與剛性的同時又控制了整機(jī)重量。而前沿趨勢正積極減少輕量化金屬材料的應(yīng)用比重，向聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）等高性能工程塑料演進(jìn)。這類材料在保持甚至提升關(guān)鍵性能的前提下，能實現(xiàn)更顯著的減重，并有助于優(yōu)化質(zhì)心分布與慣性管理。材料的每一次輕量化突破，都直接轉(zhuǎn)化為機(jī)器人更敏捷的動作、更長的續(xù)航與更低的驅(qū)動能耗，是讓機(jī)器人從“笨重”走向“輕盈”的核心保障。

高性能電池材料：驅(qū)動春晚機(jī)器人持續(xù)高光的“能量心臟”。人形機(jī)器人的一切活動皆依賴于持續(xù)、穩(wěn)定、高功率的能量供給，其“心臟”便是電池系統(tǒng)，而電池材料的性能直接決定能量供給的上限。當(dāng)前，高性能鋰電池是主流，其正極材料、負(fù)極材料、隔膜材料及集流體等關(guān)鍵材料的性能，共同決定了電池的能量密度、續(xù)航能力與安全性，進(jìn)而保障機(jī)器人的靈活動態(tài)。更具突破性的方向是固態(tài)電池技術(shù)，通過采用氧化物、硫化物和聚合物等新型固態(tài)電解質(zhì)材料體系，在理論上能顯著提升安全性、能量密度并拓寬工作溫度范圍，該技術(shù)已開始在人形機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用探索。電池材料的迭代將持續(xù)主導(dǎo)機(jī)器人能源系統(tǒng)發(fā)展，為機(jī)器人實現(xiàn)更持久、更穩(wěn)定的場景應(yīng)用提供核心支撐。

電子皮膚材料：賦予人形機(jī)器人情感溫度的“感知神經(jīng)”。春晚機(jī)器人與現(xiàn)場人員的協(xié)同互動、對環(huán)境刺激的精準(zhǔn)響應(yīng)，均離不開機(jī)械外表的電子皮膚材料賦能。電子皮膚材料是一個由柔性基材、活性功能層、介電材料和電極構(gòu)成的精密材料系統(tǒng)。其中柔性基材是決定其擬人化表現(xiàn)的關(guān)鍵，主流的聚二甲基硅氧烷（PDMS）提供了柔韌性、抗拉伸與貼合性；活性功能層則依賴碳納米管、石墨烯等納米材料或復(fù)合導(dǎo)電材料，將壓力、溫度等物理刺激轉(zhuǎn)換為電信號，從而實現(xiàn)對周圍環(huán)境的感知；電極與介電材料的優(yōu)化則確保了信號傳輸?shù)撵`敏與穩(wěn)定。這些材料的協(xié)同，使機(jī)器人得以擁有觸覺、溫覺甚至更復(fù)雜的力覺感知能力，是從冰冷機(jī)械邁向具有“真情實感”智能交互體的質(zhì)變一環(huán)。

02

人形機(jī)器人用材料的三重進(jìn)化之路

春晚機(jī)器人表現(xiàn)力的提升，是材料科學(xué)進(jìn)步的縮影。新材料不僅讓機(jī)器人更輕、更強(qiáng)、更靈動，還賦予其趨近于生命的感知力與行動力。當(dāng)前，機(jī)器人材料主要沿三大趨勢演進(jìn)，向更高效、更親民、更智能的方向迭代升級。

趨勢一：輕量化與高性能的結(jié)合。輕量化設(shè)計在降低機(jī)器人關(guān)鍵零部件磨損的同時，能提升機(jī)器人的動態(tài)響應(yīng)速度與操作精度，從而增強(qiáng)其在復(fù)雜環(huán)境中的實用性。傳統(tǒng)金屬材料雖強(qiáng)度可靠，但重量較大，限制了機(jī)器人的靈活性并增加了能耗。與之相比，高端工程塑料與碳纖維等新型材料在強(qiáng)度相近的前提下，密度可降低50%～70%，在需兼顧重量與強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件中具備比較優(yōu)勢。這類材料在保障高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕性能的同時，大幅降低機(jī)身自重，有效破解了傳統(tǒng)金屬材料“重且耗能”的痛點(diǎn)，實現(xiàn)機(jī)器人從“能動”到“善舞”，未來將持續(xù)向更輕重量、更優(yōu)力學(xué)性能迭代。

趨勢二：低成本與高值化的平衡。當(dāng)前，人形機(jī)器人的核心材料成本占整機(jī)比重超過30%，尤其部分尖端材料價格高昂。例如，PEEK材料具備輕量化、高強(qiáng)度和耐腐蝕等優(yōu)勢，但其成本超過40萬元/噸，約為鎂合金的30倍。為加快商業(yè)化落地進(jìn)程，材料研發(fā)方向正從單一追求性能極致，轉(zhuǎn)向?qū)で蟪杀九c價值的最佳平衡。實現(xiàn)這一目標(biāo)并非簡單降低性能標(biāo)準(zhǔn)，而是通過材料改進(jìn)、工藝升級、供應(yīng)鏈完善等多種路徑實現(xiàn)“性價比最優(yōu)化”。例如，在非關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件采用成本更低的鎂合金或ABS工程塑料，而在高動態(tài)部位保留PEEK等高性能材料，形成多層次的材料應(yīng)用方案。未來，復(fù)合化、梯度化的材料體系將成為主流，為機(jī)器人降低成本、提升性能提供重要支撐。

趨勢三：智能化與集成化的協(xié)同。當(dāng)前機(jī)器人的靈動表現(xiàn)，離不開結(jié)構(gòu)材料、功能材料、感知材料的系統(tǒng)性協(xié)同，其發(fā)展正從單一功能疊加邁向“結(jié)構(gòu)-功能-感知”一體化集成的新階段。隨著形狀記憶合金、自修復(fù)材料等前沿材料的成熟，機(jī)器人有望獲得環(huán)境自適應(yīng)、損傷自愈等類生命體的動態(tài)響應(yīng)能力，機(jī)械系統(tǒng)與生物的界限將逐漸模糊。與此同時，輕量化骨架、高效能電池、感知皮膚與驅(qū)動單元的融合，將突破模塊與結(jié)構(gòu)的物理壁壘。推動材料從被動承載向可感知、可決策、可行動方向演進(jìn)。未來，結(jié)構(gòu)材料與功能材料的界限將被打破，材料硬件與智能軟件將構(gòu)成具身智能的有機(jī)整體，真正完成從“機(jī)械體”到“智能體”的跨越。

03

未來路徑：材料革新加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化

當(dāng)前人形機(jī)器人用材料已在輕量化復(fù)合結(jié)構(gòu)、柔性感知等方面取得顯著突破，但距離形成規(guī)模化、低成本、高可靠的成熟體系與產(chǎn)業(yè)化生態(tài)尚有距離。為此，需構(gòu)建一條系統(tǒng)化發(fā)展路徑，通過材料創(chuàng)新加速人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

AI賦能，推動“材料-結(jié)構(gòu)-算法”全鏈路協(xié)同。在材料設(shè)計層面，通過AI技術(shù)增強(qiáng)材料結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與性能突破的可操作性，研發(fā)兼具輕量化與高性能的復(fù)合新材料，實現(xiàn)低成本與高值化需求的精準(zhǔn)匹配。在結(jié)構(gòu)設(shè)計層面，依托AI技術(shù)優(yōu)化機(jī)器裝備的構(gòu)型設(shè)計與材料選型，強(qiáng)化材料特性與裝備功能的耦合設(shè)計，推動材料與裝備在系統(tǒng)布局中的深度融合。在算法響應(yīng)層面，利用AI技術(shù)建立材料特性與算法模型的動態(tài)適配機(jī)制，融合具身智能算法與材料多源信息，實現(xiàn)材料感知功能與智能決策的高效協(xié)同。

場景牽引，加快實現(xiàn)“研發(fā)-轉(zhuǎn)化”閉環(huán)。推動人形機(jī)器人用材料創(chuàng)新，必須建立以具體場景需求為牽引、以高效轉(zhuǎn)化為目標(biāo)的閉環(huán)體系。在研發(fā)端，聯(lián)合整機(jī)企業(yè)與重點(diǎn)用戶，針對核心場景建立需求庫與材料數(shù)據(jù)庫，定向引導(dǎo)機(jī)器人用高性能前沿材料開發(fā)。在轉(zhuǎn)化端，建設(shè)從實驗室配方到工程化驗證的快速通道，構(gòu)建從特種原料、定制材料到部件供應(yīng)的垂直整合能力，通過多能互補(bǔ)驗證平臺、中試基地及揭榜掛帥模式，持續(xù)收集數(shù)據(jù)并迭代優(yōu)化，形成可快速響應(yīng)場景演進(jìn)、具備成本競爭力的材料解決方案。

系統(tǒng)布局，構(gòu)建“技術(shù)-市場-產(chǎn)業(yè)”一體化創(chuàng)新生態(tài)。立足人形機(jī)器人用材料發(fā)展趨勢，構(gòu)建全方位、系統(tǒng)化的材料創(chuàng)新體系。在技術(shù)創(chuàng)新上，聚焦輕量化與高性能融合需求，突破精密制造工藝與核心材料改性技術(shù)，縮短實驗室成果向工業(yè)化轉(zhuǎn)化的周期。在市場培育上，遵循低成本與高值化平衡原則，按梯度推進(jìn)材料規(guī)?；瘧?yīng)用，完善產(chǎn)業(yè)鏈配套以降低生產(chǎn)成本。在產(chǎn)業(yè)協(xié)同上，組建機(jī)器人跨領(lǐng)域創(chuàng)新聯(lián)盟，整合產(chǎn)學(xué)研資源，建立聯(lián)合研發(fā)模式，同步完善標(biāo)準(zhǔn)體系與資金保障，實現(xiàn)材料產(chǎn)業(yè)高效有序發(fā)展。

新華網(wǎng)

2026年2月21日報道

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