鎂材：人形機(jī)器人輕量化的新選擇

在人形機(jī)器人追求輕量化的浪潮中，材料的選擇至關(guān)重要。目前常見(jiàn)的輕量化材料有鋁、鎂、聚醚醚酮（PEEK）和碳纖維材料。其中，鎂憑借出色的性能和性價(jià)比，正逐漸成為人形機(jī)器人領(lǐng)域的“潛力股”。

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鎂材：輕量化材料中的佼佼者

提到輕量化，很多人首先會(huì)想到鋁。確實(shí)，在汽車領(lǐng)域，鋁的應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)阿拉丁測(cè)算，2024年新能源車單車用鋁量已達(dá)218.88kg，傳統(tǒng)燃油車到2025年單車用鋁量約180.04kg。但和鎂比起來(lái)，鋁在輕量化效果上還是稍遜一籌。

鎂的密度約1.8g/cm3，而鋁的密度是2.7g/cm3，也就是說(shuō)相同體積下，鎂比鋁輕了三分之一。這對(duì)于追求輕量化的人形機(jī)器人來(lái)說(shuō)，是個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，如果機(jī)器人的機(jī)身用鎂來(lái)做，整體重量能大幅降低，運(yùn)動(dòng)起來(lái)會(huì)更加靈活。

有人可能會(huì)說(shuō)，PEEK材料的輕量化效果也很好啊。沒(méi)錯(cuò)，碳纖增強(qiáng)的PEEK復(fù)合材料密度更低，機(jī)械強(qiáng)度也很高，甚至超過(guò)了鋼鐵。但PEEK的價(jià)格實(shí)在太高了，全球龍頭英國(guó)威格斯的售價(jià)在50萬(wàn)/噸以上，就算是國(guó)產(chǎn)的中研股份，價(jià)格也在30萬(wàn)/噸以上，比鎂和鋁高出10倍還多。

輕量化材料與傳統(tǒng)材料的參數(shù)對(duì)比 來(lái)源：民生證券研究院

除了輕量化和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，鎂還有兩個(gè)很棒的特性：減震性能和散熱性能。

在減震方面，鎂是阻尼性能最好的結(jié)構(gòu)材料。人形機(jī)器人在工作時(shí)，難免會(huì)涉及取放物品，甚至是液體，這就對(duì)減震有要求。用鎂做的部件能有效控制噪音，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，就像汽車方向盤用鎂合金后，舒適度和穩(wěn)定性都提升了不少。

散熱方面，鎂合金也比鋁合金更出色。AZ91D鎂合金的導(dǎo)熱系數(shù)是54W/mK，A380鋁合金是100W/mK。別看鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)高，但鎂合金制作的散熱片，根部和頂部的溫度差更大，能加速空氣對(duì)流，散熱效率更高。這對(duì)人形機(jī)器人來(lái)說(shuō)太重要了，因?yàn)闄C(jī)器人內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，散熱好才能保證機(jī)器人正常運(yùn)行。

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鎂材在人形機(jī)器人上的用武之地

有了汽車輕量化的成功經(jīng)驗(yàn)，鎂合金在人形機(jī)器人上的應(yīng)用也充滿希望。在汽車上，AZ91D和AM60B這兩個(gè)牌號(hào)的鎂合金占了汽車用鎂合金的90%，它們?cè)谌诵螜C(jī)器人上也能發(fā)揮大作用。

AZ系列的鎂合金力學(xué)性能、鑄造性能和耐蝕性能都不錯(cuò)，很適合制造形狀復(fù)雜的薄壁壓鑄件，人形機(jī)器人的殼體就很適合用AZ91D來(lái)做，機(jī)器人的外殼需要保護(hù)內(nèi)部零件，還要輕便、耐用，AZ91D完全能滿足這些要求。

AM系列的鎂合金則多用于制造經(jīng)受沖擊載荷、安全性較高的部件。在人形機(jī)器人身上，一些需要承受沖擊力的關(guān)節(jié)部位，或許就可以用到AM系列鎂合金，能讓機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中更安全可靠。

另外，鎂合金還有很好的回收性能，符合環(huán)保的趨勢(shì)。在機(jī)器人更新?lián)Q代后，這些鎂合金部件可以回收再利用，減少資源浪費(fèi)。

ER4-550-MI鎂合金工業(yè)機(jī)器人 來(lái)源：埃斯頓自動(dòng)化官網(wǎng)

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展望

隨著人形機(jī)器人量產(chǎn)的腳步越來(lái)越近，對(duì)輕量化材料的需求也會(huì)越來(lái)越大。鎂合金輕量化效果比鋁合金好，價(jià)格比PEEK復(fù)合材料有優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比凸顯，很可能成為人形機(jī)器人輕量化材料的首選。

想想看，當(dāng)人形機(jī)器人用上鎂合金，重量減輕了，運(yùn)動(dòng)起來(lái)更靈活，續(xù)航時(shí)間也能延長(zhǎng)。在工業(yè)生產(chǎn)中，它可以更高效地完成各種任務(wù)；在服務(wù)領(lǐng)域，它能更輕松地陪伴老人、照顧病人。

當(dāng)然，鎂合金在人形機(jī)器人上的應(yīng)用還需要不斷探索和完善。比如，如何進(jìn)一步提升它的耐腐蝕性，讓它在不同環(huán)境下都能穩(wěn)定工作；如何優(yōu)化加工工藝，降低生產(chǎn)成本，讓更多的機(jī)器人能用上鎂合金部件。

但不可否認(rèn)的是，有了汽車領(lǐng)域的成功案例，鎂合金在人形機(jī)器人領(lǐng)域的前景十分廣闊。它或許會(huì)像改變汽車行業(yè)一樣，為人形機(jī)器人的發(fā)展帶來(lái)一場(chǎng)輕量化的革命，讓這些智能機(jī)器人更好地融入我們的生活，為我們提供更多的便利。

參考來(lái)源:
宇樹(shù)科技、埃斯頓自動(dòng)化官網(wǎng)
民生證券《人形機(jī)器人材料需求系列報(bào)告之一，人形機(jī)器人輕量化邁向“鎂”好》
劉川.連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的制備及性能研究
崔小明.特種工程塑料聚醚醚酮的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用