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比银子还贵!PEEK材料成人形机器人站起来的关键
2024-04-13 08:31:36 | 作者:米乐m6在线

  特斯拉一句话带飞PEEK材料,在不影响性能的情况下,让人形机器人减重10公斤,被誉为“树脂之王”的PEEK材料究竟有何神奇之处?

  近日,特斯拉展示了Optimus-Gen2二代人形机器人,在不牺牲性能的情况下减重10公斤,并加快走路的速度30%,所依靠的是一种轻量化材料——PEEK材料。

  PEEK分子链中含有大量苯环,具有极好的耐热、耐磨、耐辐照等优异的物理及化学综合性能,且其两个醚键与羰基带来柔韧性与优良的工艺性

  聚醚醚酮(英文poly-ether-ether-ketone,简称PEEK)是在主链结构中含有两个醚键和一个酮键的重复单元所构成的高聚物,属特种高分子材料,是聚芳醚酮的一个材料系列,拥有半结晶态的特点,有很优秀的物理、力学性能。

  而PEEK 作为一种高分子新材料,其大多数都用在替代金属材料,在“以塑代钢”“轻量化”的大背景下,PEEK 以其优异的性能在中高端领域逐步替换金属材料的使用。

  “以塑代钢”最大的优点是减重,采用了轻量化材料和高功率密度执行器的Optimus-Gen2不仅仅是“减肥”成功,其整体平衡力及全身控制均得到提高。而重量大幅减轻,对人形机器人行业的未来发展弥足关键。

  不同于电动汽车,人形机器人的电池既要保证体积小,又要追求长续航,所以电池问题一直是行业发展的一大痛点。在电池技术无突破的情况下,特斯拉此次全身重量减轻10kg,能够大大减少机器人在运动过程中的能量损耗,进而提高机器人的能效。

  同时,使用轻量化材料可提升机器人负载和灵活性,助力人形机器人高端进阶,而PEEK本身是高端工程塑料,比强度约是铝合金8倍,是轻量化的极佳解决方案。

  从比强度、介电常数、耐化学性方面看,PEEK材料性能全面优于钢、铝合金,且PEEK材料比强度大,可以在满足强度要求的前提下,大幅度减轻材料自身重量,符合轻量化要求,未来有望实现以塑代钢。而与其他工程塑料比,PEEK 材料综合性能更好,其在刚性表现优秀的情况下,兼具韧性,机械性能表现优秀,是全球性能最好的热型性材料之一。

  我们都知道,PEEK在工程塑料当中,其价格与普通工程塑料相比价格昂贵得多,一般国产PEEK每公斤几百元,进口PEEK每公斤超过千元,价格一度超过白银这样的贵金属。

  尽管PEEK价格昂贵,但通过PEEK材料制造的零部件显得更轻质,更有强度和韧性,还可以在恶劣环境中拥有更长的常规使用的寿命,这也是PEEK最牛的地方之一。

  PEEK还具备优秀能力的拉伸性能和优异的抗蠕变性。当用碳纤维增强时,能轻松实现29000psi的拉伸强度,并且在299℃下保持优异的性能。当与弯曲和拉伸特性相结合时,它提供了优异的性能平衡,在高温下长时间承受高负荷PEEK也不可能会发生永久变形,这也是PEEK牛气的地方之二。

  PEEK具有高体积电阻率和表面电阻率,它可以在很宽的温度范围内保持良好的绝缘性能。PEEK的V0阻燃等级低至1.45 mm,LOI为35%,它的烟雾和有毒气体产生极低。PEEK不溶于所有常见溶剂,也不可能会发生水解,可以在蒸汽或高压水中使用数千小时而不可能会发生性能的显著降低。这也是PEEK牛气的地方之三。

  PEEK材料除在人形机器人肢体方面具有较高的应用潜力外,极强的综合性能让PEEK材料在半导体、医疗、新能源汽车、航空航天等四大领域脱颖而出。

  由于 PEEK能够耐受高达 260°C的高温和各类化学品的腐蚀,由此减少晶圆冷却时间,提高生产效率在半导体工业中,PEEK材料被广泛用来制造CMP(化学机械研磨)的保持环、晶圆承载器、晶片夹等高性能塑料零件。相比传统的PPS环相比,由PEEK制成的CMP固定环具有更高的耐磨性和两倍的常规使用的寿命,由此减少停机时间并提高晶圆生产率。

  同时,PEEK材料还被大范围的应用于临床医学领域。PEEK树脂还可在134℃下经受多达3000次的循环高压灭菌,这一特性使其可用来生产灭菌要求高、需反复使用的手术和牙科设备。PEEK材料不仅仅具备质量轻、无毒、耐腐蚀等优点,还拥有与人体皮质骨弹性模量极其接近的特性,可与肌体有机结合,因此,用PEEK树脂代替金属制造人体骨骼成为该材料在医疗领域的又一重要应用。

  此外,从新能源汽车的漆包线到国产大飞机,PEEK材料正快速落地所有的领域,成为制造业体系中不可或缺的存在。

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