TPU兼具力学强度和高弹性！在人形机器人领域潜力凸显

人形机器人进入工业、家庭服务等场景的核心前提，是建立稳定可靠的人机交互安全体系。工业、家庭服务等场景具有人机接触频次高、交互距离近、环境变量复杂等特征，若缺乏有效的防护与减震设计，不仅可能造成人员受伤、财产损失，还将直接影响用户信任度与市场接受度，由此可见，人形机器人要想实现应用场景落地，其安全防护、碰撞缓冲、振动吸收能力是刚性要求。

目前行业在构建人形机器人的安全防护与减震体系时，主要聚焦两大技术路径：

一是通过轻量化结构的设计与选型，从根源上降低碰撞发生时的风险；

二是在易发生接触的部位采用热塑性聚氨酯弹性体（TPU）等高性能缓冲材料进行优化，从而进一步提升人机交互的安全性。

Optimus人形机器人从金属硬质外壳向软质包覆层迭代 来源：特斯拉

TPU是一种兼具工程塑料高强度和橡胶高弹性特性的高分子材料，由二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）与大分子多元醇、扩链剂共同聚合而成。

来源：科思创

TPU兼具工程塑料的高强度与橡胶的高弹性，有望在人形机器人领域实现更广泛的应用与渗透。其优异的弹性、韧性，可为机器人仿生皮肤、减震部件的研发制造提供核心材料支撑；出色的耐磨性、抗疲劳性，以及耐化学、耐环境特性，能够充分满足机器人动态运动部件与防护结构长期可靠使用的需求；同时，TPU良好的加工成型性与可回收性，还能助力产业规模化生产落地，实现材料的循环利用，全方位契合人形机器人应用对材料的多重核心要求。

值得注意的是，TPU的常规配方多达百种，多元醇性质的差异决定了其牌号的不同，可通过配方调整适配不同场景需求，同时还能与PC等材料复合，弥合刚性塑料与橡胶弹性体之间的性能差距，进一步拓展应用边界。

从产业现状来看，当前TPU的下游应用主要集中在制鞋、薄膜、软管、密封剂和汽车等领域。据中国化工信息数据，2024年中国TPU消费量达72万吨，其中制鞋领域占比最高，达29%，薄膜、密封材料、软管、汽车领域占比分别为20%、17%、15%和10%，其余领域合计占比9%。而随着人形机器人产业的崛起，TPU有望突破传统下游应用边界，迎来新的市场增长契机。

来源：开源证券研究所

与当前机器人仿生皮肤常用的硅橡胶材料相比，TPU在密度、弹性、强度及加工适配性方面实现了更优平衡，更契合人形机器人的量产与应用需求。硅橡胶属于热固性材料，需经过混合、硫化等复杂工序固化成型，且成型后难以回收再加工，不利于规模化生产；其机械强度偏低，撕裂强度和耐磨性有限，在长期反复拉伸、摩擦工况下易出现裂纹、撕裂，使用寿命受限。

反观TPU，作为热塑性材料，可通过注塑、挤出、吹塑及3D打印等多种工艺快速成型，既具备规模化生产能力，又能实现复杂结构的精准制造，适配机器人不同部件的加工需求。在力学性能上，TPU兼具高弹性与高韧性，断裂伸长率通常可达300%-600%，适合反复弯折与周期性形变，且抗撕裂强度、耐磨耗性能优异，适配动态载荷和高频使用场景。尽管TPU的耐极端高温性能不及硅橡胶，但其-40℃至100℃的热稳定区间，已完全覆盖大多数常规工业与消费级人形机器人的应用环境，足以满足日常使用需求。

综合来看，TPU材料的综合性能优势，恰好契合人形机器人对安全防护、长期耐用、规模化生产的核心需求。在人形机器人商业化落地进程中，随着技术的不断成熟，TPU有望逐步替代传统弹性材料，广泛应用于表面包覆层、减震缓冲件、关节密封件等关键部件，推动人形机器人安全性能升级。

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开源证券《聚氨酯TPU结构件：防护减震理想选择，人形机器人量产落地的“安全垫”》