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1、请阅读最后评级说明和重要声明 1/18 行业跟踪报告|中小盘 证券研究报告 行业评级 推荐（维持）报告日期 2025 年 05 月 12 日 相关研究相关研究 【兴证中小盘】人工肌肉介绍和机器人方向应用-2025.03.25【兴证中小盘】人工肌肉介绍和机器人方向应用-2025.03.25 分析师：阎常铭分析师：阎常铭 S0190514110001 S0190514110001 分析师：王沁雯分析师：王沁雯 S0190523040001 S0190523040001 人工肌肉材料分类及应用人工肌肉材料分类及应用 投资要点：投资要点：通过材料选择和结构设计，部分人工肌肉可实现轻量化。通过材料选择和

2、结构设计，部分人工肌肉可实现轻量化。人工肌肉柔性材料因相对电机、齿轮等更易小型化，且材料自身通常具备柔性、轻质的特征而被学界广泛关注。如，清华赵慧婵团队提及“在机器人领域，研发高响应速度、轻量化柔性人工肌肉一直是研究热点”“柔性驱动器展现出了优于电磁电机和肌肉的性能，如自适应能力强、能量密度高、响应速度快、可自我传感、可变刚度等”、北航陶永副教授提及“轻量化可通过仿生肌肉材料将整机重量压缩”等。人工肌肉柔性材料因相对电机、齿轮等更易小型化，且材料自身通常具备柔性、轻质的特征而被学界广泛关注。如，清华赵慧婵团队提及“在机器人领域，研发高响应速度、轻量化柔性人工肌肉一直是研究热点”“柔性驱动器展现

3、出了优于电磁电机和肌肉的性能，如自适应能力强、能量密度高、响应速度快、可自我传感、可变刚度等”、北航陶永副教授提及“轻量化可通过仿生肌肉材料将整机重量压缩”等。材料选择是决定人工肌肉核心性能的基础。材料选择是决定人工肌肉核心性能的基础。人工肌肉模仿生物肌肉的特性，由杨氏模量接近生物肌肉的软材料构成。作为人形机器人、柔性可穿戴设备和仿生系统的关键驱动核心，其性能高度依赖材料体系的选择与集成。人工肌肉模仿生物肌肉的特性，由杨氏模量接近生物肌肉的软材料构成。作为人形机器人、柔性可穿戴设备和仿生系统的关键驱动核心，其性能高度依赖材料体系的选择与集成。当前主流人工肌肉材料可分为无机材料、有机材料、复合材

4、料、天然材料四大类。当前主流人工肌肉材料可分为无机材料、有机材料、复合材料、天然材料四大类。无机材料是无机材料是指由金属元素、非金属元素或其化合物构成，不以碳链为主骨架的材料。无机材料在性能方面具有高导电性、高强度、高能量密度的特性，可用于构成人工肌肉驱动层、电极层、骨架层等关键结构。指由金属元素、非金属元素或其化合物构成，不以碳链为主骨架的材料。无机材料在性能方面具有高导电性、高强度、高能量密度的特性，可用于构成人工肌肉驱动层、电极层、骨架层等关键结构。用于人工肌肉领域的典型无机材料包括：用于人工肌肉领域的典型无机材料包括：碳纳米管、石墨烯、碳纤维、压电陶瓷等无机非金属材料以及形状记忆合金（

5、如：镍钛合金）、金属纳米线、液态金属等金属材料。碳纳米管、石墨烯、碳纤维、压电陶瓷等无机非金属材料以及形状记忆合金（如：镍钛合金）、金属纳米线、液态金属等金属材料。有机材料是有机材料是以碳链为骨架、主要由碳、氢及部分杂原子（如氧、氮、硫等）构成的 高分子或低分子材料。有机材料依托其分子结构的柔性与响应性，表现出低能耗驱动、高可编程性与生物相容性，正在成为人工肌肉“轻量化智能化”的重要方向。以碳链为骨架、主要由碳、氢及部分杂原子（如氧、氮、硫等）构成的 高分子或低分子材料。有机材料依托其分子结构的柔性与响应性，表现出低能耗驱动、高可编程性与生物相容性，正在成为人工肌肉“轻量化智能化”的重要方向。

6、用于人工肌肉领域的典型有机材料包括：用于人工肌肉领域的典型有机材料包括：导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）、介电弹性体（硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯）、液晶弹性体（LCE）、形状记忆聚合物（如，聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯等）、铁电聚合物（聚 偏 氟 乙 烯 及 其 共 聚 物）、水 凝 胶、其 他 有 机 高 分 子 材料（如，尼 龙 纤 维、氨 纶 纤 维）。导电聚合物（聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩）、介电弹性体（硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯）、液晶弹性体（LCE）、形状记忆聚合物（如，聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯等）、铁电聚合物（聚 偏 氟 乙 烯 及 其 共 聚 物）、水 凝 胶、其 他 有 机 高 分

7、子 材料（如，尼 龙 纤 维、氨 纶 纤 维）。复 合 材 料是复 合 材 料是由 两 种 或 两 种 以 上 不 同 材 料 通 过 复 合 方 法 组 合 而 成 的，可获 得 单 一 材 料 难 以实 现 的 性 能。在 人 工 肌 肉 中，复 合材 料 是 提 升 其驱 动 能 力、力 学 强 度、灵 敏 性 等 关 键 指标 的 重 要 路 径。复 合 材 料在人 工 肌 肉 领 域 应 用 广 泛。由 两 种 或 两 种 以 上 不 同 材 料 通 过 复 合 方 法 组 合 而 成 的，可获 得 单 一 材 料 难 以实 现 的 性 能。在 人 工 肌 肉 中，复 合材 料 是

8、提 升 其驱 动 能 力、力 学 强 度、灵 敏 性 等 关 键 指标 的 重 要 路 径。复 合 材 料在人 工 肌 肉 领 域 应 用 广 泛。复 合 材 料主要由基体材料和功能填料两部分构成：基体材料复 合 材 料主要由基体材料和功能填料两部分构成：基体材料是人工肌肉的“骨架”，决定其力学性能和可加工性（提供柔韧性与结构支撑），上文中提及的有机、无机材料基本都可作为基体材料，如碳基材料、弹性体材料、水凝胶基材料、液晶弹性体基材料、形状记忆聚合物材料等；是人工肌肉的“骨架”，决定其力学性能和可加工性（提供柔韧性与结构支撑），上文中提及的有机、无机材料基本都可作为基体材料，如碳基材料、弹性体

9、材料、水凝胶基材料、液晶弹性体基材料、形状记忆聚合物材料等；功能填料功能填料是人工肌肉驱动和增强的核心，可通过物理或化学作用赋予基体材料特定功能，典型功能填料主要包括导电或导热等响应性材料：如，导电填料（碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒）、光热填料（MXene）、磁性颗粒（FeO、NdFeB）、高介电填料（BaTiO、TiO）等。是人工肌肉驱动和增强的核心，可通过物理或化学作用赋予基体材料特定功能，典型功能填料主要包括导电或导热等响应性材料：如，导电填料（碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒）、光热填料（MXene）、磁性颗粒（FeO、NdFeB）、高介电填料（BaTiO、TiO）等。天然材料是天然材

10、料是直接来源于动植物、未经过人为合成或大规模化学改性的材料。天然材料具备生物亲和性、环境友好性及响应可调性，适用于可穿戴设备与生物医学器件等对柔性与生物兼容性要求较高的场景。直接来源于动植物、未经过人为合成或大规模化学改性的材料。天然材料具备生物亲和性、环境友好性及响应可调性，适用于可穿戴设备与生物医学器件等对柔性与生物兼容性要求较高的场景。用于人工肌肉领域典型的天然材料包括：用于人工肌肉领域典型的天然材料包括：蜘蛛丝、蚕丝、羊毛、头发、活体组织等动物来源材料以及棉花、亚麻等植物来源纤维素等。蜘蛛丝、蚕丝、羊毛、头发、活体组织等动物来源材料以及棉花、亚麻等植物来源纤维素等。风险提示：柔性机器人

11、产品发展不及预期；柔性材料发展不及预期；机器人ToC 及 ToB市场不及预期风险提示：柔性机器人产品发展不及预期；柔性材料发展不及预期；机器人ToC 及 ToB市场不及预期 请阅读最后评级说明和重要声明 2/18 行业跟踪报告|中小盘 目录目录 一、无机材料.4（一）无机非金属材料.5（二）无机金属材料.8 二、有机材料.9（一）导电聚合物.10（二）介电弹性体（DE）.10（三）液晶弹性体（LCE）.11（四）形状记忆聚合物（SMP）.12（五）水凝胶.13（六）铁电聚合物.14（七）其他有机高分子材料.14 三、复合材料.15 四、天然材料.16 图目录图目录 图 1、哈工大课题组基于石墨

12、烯纳米片的超薄柔性驱动器制备工艺图.6 图 2、压电陶瓷驱动的 RoboBee 飞行机器人、HAMR 系列机器人.7 图 3、形状记忆合金（SMA）微观晶体结构.8 图 4、形状记忆合金（SMA）相变过程.8 图 5、中科大 SMA 驱动灵巧手设计.9 图 6、介电弹性体驱动原理.11 图 7、液晶弹性体人工肌肉驱动性能已经能够达到或超过自然肌肉的水平.12 图 8、尼龙纤维及氨纶纤维驱动器.14 表目录表目录 表 1、当前主流人工肌肉材料可分为四类.3 表 2、人工肌肉无机材料及应用.4 表 3、碳纳米管（CNT）结构分类.5 表 4、常用的介电弹性体（DE）材料.11 表 5、形状记忆聚合

13、物主要材料类型.13 表 6、水凝胶分类.13 表 7、人工肌肉天然材料应用案例.16 kWhUmUgViW8VlWoM7NdNaQmOqQsQtOiNpPmReRnMpM7NoOuNwMsPuMxNtOrM 请阅读最后评级说明和重要声明 3/18 行业跟踪报告|中小盘 通过材料选择和结构设计，部分人工肌肉可实现轻量化。通过材料选择和结构设计，部分人工肌肉可实现轻量化。人工肌肉柔性材料因相对电机、齿轮等更易小型化，且材料自身通常具备柔性、轻质的特征而被学界广泛关注。如，清华赵慧婵团队提及“在机器人领域，研发高响应速度、轻量化柔性人工肌肉一直是研究热点”“柔性驱动器展现出了优于电磁电机和肌肉的性

14、能，如自适应能力强、能量密度高、响应速度快、可自我传感、可变刚度等”、北航陶永副教授提及“轻量化可通过仿生肌肉材料将整机重量压缩”等。材料选择是决定人工肌肉核心性能的基础材料选择是决定人工肌肉核心性能的基础。人工肌肉模仿生物肌肉的特性，由杨氏模量接近生物肌肉的软材料构成。作为人形机器人、柔性可穿戴设备和仿生系统的关键驱动核心，其性能高度依赖材料体系的选择与集成。当前主流人工肌肉当前主流人工肌肉材料可分为无机材料、有机材料、复合材料、天然材料四大类材料可分为无机材料、有机材料、复合材料、天然材料四大类1。表表1、当前主流人工肌肉材料可分为四类当前主流人工肌肉材料可分为四类 类别类别 定义定义 具

15、体材料具体材料 无机材料无机材料 由金属元素、非金属元素或其化合物构成，不以碳链为主骨架的材料 碳纳米管碳纳米管（CNT）石墨烯石墨烯 碳纤维碳纤维 压电陶瓷压电陶瓷材料材料 金属及其合金金属及其合金（如，镍钛合金等形状记忆合金、银纳米线、铜纳米线、液态金属等）有机材料有机材料 以碳链为骨架、主要由碳、氢及部分杂原子（如氧、氮、硫等）构成的高分子或低分子材料 导电聚合物：导电聚合物：PANI（聚苯胺）、PPy（聚吡咯）、PTh（聚噻吩）、PEDOT:PSS 介电弹性体介电弹性体（DE）:硅橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯类 液晶弹性体（液晶弹性体（LCE）形状记忆聚合物形状记忆聚合物（SMP）：聚氨酯（

16、PU）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、环氧树脂体系、（甲基）丙烯酸酯体系、硫醇-烯烃体系 铁电聚合物：铁电聚合物：聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物 水凝胶：水凝胶：聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAAm）等合成水凝胶，壳聚糖、海藻酸钠等天然水凝胶 其他：其他：尼龙纤维、氨纶纤维等 复合材料复合材料 由两种或两种以上不同材料通过复合方法组合而成的，可获得单一材料难以实现的性能。基体材料：基体材料：人工肌肉的“骨架”，决定其力学性能和可加工性（提供柔韧性与结构支撑）以上提及的有机、无机及天然材料基本都可作为基体材料，以上提及的有机、无机及天然材料基本都可作为基体材料，

17、如碳基材料、弹性体材料、水凝胶基材料、液晶弹性体基材料、形状记忆聚合物材料等 功能填料：功能填料：人工肌肉驱动和增强的核心，可通过物理或化学作用赋予基体材特定功能。典型功能填料主要包括导电或导热等响应性材料典型功能填料主要包括导电或导热等响应性材料。导电填料（碳纳米管、石墨烯、金属纳米颗粒）、光热填料（MXene）、磁性颗粒（FeO、NdFeB）、高介电填料（BaTiO、TiO）等 天然材料天然材料 直接来源于动植物、未经过人为合成或大规模化学改性的材料 动物来源：动物来源：蜘蛛丝、蚕丝、羊毛、头发、活体组织等 植物来源：植物来源：棉花、亚麻等纤维素 数据来源：Recent Advances

18、in Twisted and Coiled Artificial Muscles and Their Applications，兴业证券经济与金融研究院整理 1 Sun J,Zhang S,Deng J,et al.Recent Advances in Twisted and Coiled Artificial Muscles and Their ApplicationsJ.SmartBot,请阅读最后评级说明和重要声明 4/18 行业跟踪报告|中小盘 一、无机材料 无机材料是指由金属元素、非金属元素或其化合物构成，不以碳链为主骨架的材无机材料是指由金属元素、非金属元素或其化合物构成，不以碳链

19、为主骨架的材料。料。无机材料在性能方面具有高导电性、高强度、高能量密度的特性。用于人工肌肉领域的典型材料包括碳纳米管（CNT）、石墨烯、碳纤维、压电陶瓷等无机非金属材料以及形状记忆合金（如：镍钛合金）、金属纳米线、液态金属等无机金属材料。表表2、人工肌肉无机材料人工肌肉无机材料及应用及应用 分类分类 材料材料 人工肌肉领域应用人工肌肉领域应用主要主要案例案例 无机非金属材料 碳纳米管 碳纳米管碳纳米管（CNT）是由碳原子通过是由碳原子通过 sp杂化形成的一维管状纳米材料杂化形成的一维管状纳米材料。碳纳米管质量轻且具优异的力学、导电、导热及和化学性能，因此被广泛用于多种驱动形式的人工肌肉中，包括

20、电热驱动、溶剂驱动、电化学驱动等。石墨烯 石墨烯是由单层碳原子以石墨烯是由单层碳原子以 sp杂化轨道组成的二维蜂窝状晶格结构杂化轨道组成的二维蜂窝状晶格结构。浙大高超教授团队通过湿法纺丝和溶液还原法首次制备了石墨烯纤维；北大王启宁教授、邹如强教授研发了基于石墨烯的超柔性相变材料；哈工大课题组研制出基于石墨烯纳米片的超薄型柔性驱动器，可用于制备柔性手指、柔性手掌、柔性章鱼爪等。碳纤维 碳纤维（碳纤维（CF）是由前驱体（如聚丙烯晴）是由前驱体（如聚丙烯晴 PAN、沥青、纤维素、木质素等）经过高、沥青、纤维素、木质素等）经过高温碳化处理形成的多晶碳材料。温碳化处理形成的多晶碳材料。碳纤维也具备高强度

21、、高模量、低密度、耐腐蚀等特征，导电、导热性能不如碳纳米管、石墨烯，但碳纤维制备工艺相对成熟、成本低，因而碳纤维也通常作为人工肌肉骨架或与其他材料结合形成复合增强材料。张晓慧等选用碳纤维作为骨架材料，加入石墨烯/聚酰亚胺复合界面中，制备了具有三明治结构的电热驱动器 丁建宁等提出了一种以碳纤维为基底的 PH 响应人工肌肉制备方法 压电陶瓷等 压电陶瓷材料是由锆钛酸铅（压电陶瓷材料是由锆钛酸铅（PZT）等材料经高温烧结形成的多晶陶瓷）等材料经高温烧结形成的多晶陶瓷，可用于，可用于制备压电致动器。制备压电致动器。美国哈佛大学的研发出多型压电陶瓷压电陶瓷驱动、系绳供电的 RoboBee 飞行机器人、H

22、AMR 系列四足机器人等 日本名古屋大学 Toshio Fukuda 教授研制出压电陶瓷压电陶瓷(PZT)驱动的双鳍鱼型微机器人 东华大学闫建华等通过在氧化铝长丝上化学镀薄铜层来解决氧化铝（氧化铝（Al2O3）陶）陶瓷瓷的低扭转和低延展性问题，并用这些 Cu Al2O3长丝制备同手性加捻的陶瓷人工肌肉 无机金属材料 形状记忆合金（SMA）形状记忆合金形状记忆合金指具备形状记忆效应和超弹性的金属合金材料，包括镍钛合金、铜指具备形状记忆效应和超弹性的金属合金材料，包括镍钛合金、铜基合金、铁基合金等。其中，镍钛合金（基合金、铁基合金等。其中，镍钛合金（Ni-Ti）在柔性机器人领域应用广泛。）在柔性机

23、器人领域应用广泛。德国萨尔大学 Stefan Seelecke 和 Paul Motzki 教授团队使用超薄镍钛丝超薄镍钛丝制作人造肌肉 Villoslada 等人利用 NiTi 丝设计了 SMA 驱动器，并基于该驱动器设计了康复手套 中科大张世武教授团队研发了 SMA 驱动的轻质灵巧手 金属纳米线（MNW）金属纳米线指金属纳米线指具有纳米尺度直径的金属材料，其长度通常远大于直径，可以由单具有纳米尺度直径的金属材料，其长度通常远大于直径，可以由单一金属或合金构成。包括，银纳米线（一金属或合金构成。包括，银纳米线（AgNW）、铜纳米线（）、铜纳米线（CuNW）等）等 请阅读最后评级说明和重要声明

24、 5/18 行业跟踪报告|中小盘 MIT 的 Yoel Fink 团队将导电的银纳米线（银纳米线（AgNW）沉积在纤维肌肉表面已检测纤维肌肉的收缩和伸长。天津大学于仕辉课题组使用铜纳米线铜纳米线（CuNW）、PET 和 LDPE 薄膜制备出柔性透明执行器，并以此为基础制备了具有一定透明度的仿生抓手 液态金属 中科大张世武教授团队开发了一种具有低驱动电压、低滞后且可在水性环境中操作的液态金属人造肌肉，其基于液态金属的电化学可调界面张力来模拟肌肉的收缩和伸展。数据来源：Graphene fibers:preparation,properties,and applications，Fast Shea

25、th-driven Electrothermal Artificial Muscles with High Power Densities，A liquid metal artificial muscle 等文献，兴业证券经济与金融研究院整理 （一）无机非金属材料 无机非金属材料方面，无机非金属材料方面，碳基纤维材料（碳纳米管、石墨烯、碳纤维等）因其质轻、机械强度高、能量密度高等特点成为人工肌肉领域的热门材料；其他用于人工肌肉领域的无机非金属材料还包括压电陶瓷材料等。1.碳纳米管 碳纳米管碳纳米管（CNT）是由碳原子通过是由碳原子通过 sp杂化形成的一维管状纳米材料杂化形成的一维管状纳米材料。

26、根据层数结构，碳纳米管一般可分为单壁碳纳米管（SWCNT）和多壁碳纳米管（MWCNT）。表表3、碳纳米管（碳纳米管（CNT）结构分类）结构分类 分类分类 介绍介绍 图示图示 单壁碳纳米管（SWCNT）由单层石墨烯片无缝卷曲形成，碳原子以六边形蜂窝状排列，形成连续的圆柱形管状结构。整体直径在 1-2 纳米，具有优异的电学、热学和力学性能。多壁碳纳米管（MWCNT）由多层石墨烯嵌套构成，其柔韧性略弱于单层碳纳米管。数据来源：A Review on Carbon Nanotubes Family of Nanomaterials and Their Health Field，兴业证券经济与金融研究院

27、整理 碳纳米管碳纳米管（CNT）重量轻，）重量轻，具备具备优异的力学、导电优异的力学、导电、导热及、导热及和化学性能。和化学性能。碳纳米管具备高强度和高刚度，能在承受高载荷和应变的同时保证其结构的稳定性；高比表面积和高孔隙率也使得碳纳米管具有出色的热导率和电导率。此外，碳纳米管在稳定性、耐腐蚀性及抗疲劳性方面也具有较好表现。综合综合以上特点，以上特点，碳纳米管被广泛用于多种驱动形式的人工肌肉中，包括电热驱动、碳纳米管被广泛用于多种驱动形式的人工肌肉中，包括电热驱动、溶剂驱动溶剂驱动、电化学驱动、电化学驱动等。等。1）电热驱动：电热驱动：电流驱动下，通过焦耳热使碳纳米管纤维膨胀或相变产生扭转和收

28、缩；2）溶剂驱动：）溶剂驱动：碳纳米管高孔隙率特点使得其可以强效吸附有机溶剂分子或者水分子的客体聚合物，这些溶剂分子被吸附时，碳纳 请阅读最后评级说明和重要声明 6/18 行业跟踪报告|中小盘 米管纤维的螺旋卷绕结构会发生膨胀，进而产生机械应变；2）电化学驱动：电化学驱动：电解液环境下，施加电压促使溶剂化离子变进入碳纳米管的双电层，导致纱线提及膨胀或者解捻，从而实现扭转和收缩的驱动效果。2.石墨烯 石墨烯是由单层碳原子以石墨烯是由单层碳原子以 sp杂化轨道组成的二维蜂窝状晶格结构杂化轨道组成的二维蜂窝状晶格结构。石墨烯同样也展现出优异的性能，包括高强度(130 GPa)、高模量(1.1 TPa

29、)、高导电性(108S/m)、高热导率(5000 W/m/K)、高透光性(单层透光率为 97.7%)等2。一方面，一方面，烯烯碳碳材料材料（石墨烯、碳纳米管）（石墨烯、碳纳米管）可以作为基本结构单元可以作为基本结构单元，通过多种组装结构设计可以将其材料形变转化为弯曲、旋转或伸缩的驱动，从而实现人工肌肉的制备；另一方面，；另一方面，烯烯碳碳材料材料也也可以作为可以作为增强赋能的添加项增强赋能的添加项与其他功能材料相结与其他功能材料相结合合。如：石墨烯可作为导热增强相引入高分子体系，在聚丙烯腈（PAN）/氧化石墨烯（GO）复合体系中，通过调控 GO 片层排列与取向结构可实现高达 1254 W/m/

30、K 的纵向热导率，相比传统 PAN 纤维提升 38 倍3。目前石墨烯基的柔性驱动器已经成功制备目前石墨烯基的柔性驱动器已经成功制备并应用。并应用。2011 年，浙江大学高超教授团队发现氧化石墨烯（GO）的溶致液晶现象，通过湿法纺丝和溶液还原法后首次制备了石墨烯纤维；北大王启宁教授、邹如强教授研发了基于石墨烯的超柔性相变材料可用于人工肌肉和的柔性机器人；哈工大课题组利用石墨烯极低的平面热膨胀系数及电热效应特点，研制出基于石墨烯纳米片的超薄型柔性驱动器，可用于制备柔性手指、柔性手掌、柔性章鱼爪等。图图1、哈工大课题组哈工大课题组基于石墨烯纳米片的超薄基于石墨烯纳米片的超薄柔性柔性驱动器制备工艺图驱

31、动器制备工艺图 数据来源：Electro-thermally driven flexible robot arms based on stacking-controlled graphite nanocomposites，兴业证券经济与金融研究院整理 2 Jian,Muqiang,Yingying Zhang,and Zhongfan Liu.Graphene fibers:preparation,properties,and applications.Acta Phys.-Chim.Sin 38.2(2022):2007093.3 Li,Peng,et al.Bidirectionally

32、promoting assembly order for ultrastiff and highly thermally conductive graphene fibres.Nature Communications 请阅读最后评级说明和重要声明 7/18 行业跟踪报告|中小盘 3.碳纤维 碳纤维碳纤维（CF）是）是由前驱体（如由前驱体（如聚丙烯晴聚丙烯晴 PAN、沥青、沥青、纤维素、木质素等、纤维素、木质素等）经过经过高高温碳化温碳化处理处理形成的多晶碳形成的多晶碳材料。材料。从性能上看从性能上看，碳纤维、碳纳米管和石墨烯同为碳基材料，碳纤维也具备高强度、高模量、低密度、耐腐蚀等特征。但由

33、于三者结构和制备方法存在差异，其性能及成本方面有所不同。碳纤维导电、导热性不如碳纳米管、石墨烯，但碳纤维发展历史较早，目前相对成熟且制备成本较低，而碳纳米管、石墨烯生产成本较高且规模化生产难度相对较大。因此，因此，碳纤维也碳纤维也经常被经常被用作人工肌肉的骨架或与其他材料用作人工肌肉的骨架或与其他材料结合进行复合增强。结合进行复合增强。如，张晓慧等选用碳纤维作为骨架材料，加入石墨烯/聚酰亚胺复合界面中，制备了具有三明治结构的电热驱动器，碳纤维“骨架”柔性驱动器的机械性能和自形变性能得到了明显增强，最优驱动器在 6 V 电压下可弯曲 109,响应时间为 10s,输出力为 7.25 mN(为其质量

34、的 10.3 倍)；丁建宁等提出了一种以碳纤维为基底的 PH响应人工肌肉制备方法，碳纤维具有较大的比表面积利于酸碱溶液渗透，以此为基底可以提高聚合物致动的应力应变能力和循环寿命。4.其他：压电陶瓷材料等 压电陶瓷材料是压电陶瓷材料是由由锆钛酸铅（锆钛酸铅（PZT）等材料等材料经高温烧结形成的多晶陶瓷，经高温烧结形成的多晶陶瓷，具有非中心对称晶体结构，在施加电场时会产生机械应变（逆压电效应），反之在机械应力作用下产生电荷（正压电效应）。基于压电陶瓷的压电驱动器基于压电陶瓷的压电驱动器在机器人领域已有广泛的应用，在机器人领域已有广泛的应用，如如柔性机械臂、柔性机械臂、步行步行机器人、游泳机器人、飞

35、行机器人等。机器人、游泳机器人、飞行机器人等。压电陶瓷能随电压变化改变形状，分辨率高，无需消耗能量维持状态，但压电材料普遍脆性大、断裂韧性小、致动自由度和位移相对较小，因而更适用于微应变运动，在微型机器人领域应用较多。如：美国哈佛大学的研发出多型压电陶瓷驱动、系绳供电的 RoboBee 飞行机器人、HAMR 系列四足机器人等；日本名古屋大学 Toshio Fukuda 教授研制出压电陶瓷(PZT)驱动的双鳍鱼型微机器人等。图图2、压电陶瓷压电陶瓷驱动的驱动的 RoboBee 飞行机器人、飞行机器人、HAMR 系列机器人系列机器人 数据来源：国外微厘米级微型机器人发展综述，兴业证券经济与金融研究

36、院整理 请阅读最后评级说明和重要声明 8/18 行业跟踪报告|中小盘 （二）无机金属材料 金属材料方面，金属材料方面，形状记忆合金（如，镍钛合金）、金属纳米线（如，银纳米线、铜纳米线）、液态金属（如，镓基液态合金）为人工肌肉领域的典型材料。1.形状记忆合金（SMA）形状记忆合金（形状记忆合金（SMA）指具备形状记忆效应和超弹性的金属）指具备形状记忆效应和超弹性的金属合金合金材料，包括镍钛材料，包括镍钛合金、铜基合金、铁基合金等。其中，镍钛合金（合金、铜基合金、铁基合金等。其中，镍钛合金（Ni-Ti）在柔性机器人领域应用）在柔性机器人领域应用最为广泛。最为广泛。形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性

37、特性主要是由其内部微观固态相变机制形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性特性主要是由其内部微观固态相变机制引起的，其在不同温度下具有两种不同的固态相：引起的，其在不同温度下具有两种不同的固态相：高温状态下表现为硬度大且不易变形的奥氏体相，为立方晶体结构；低温状态下表现为硬度小且易变形的马氏体相（低应力下为孪晶马氏体，高应力下为非孪晶马氏体），为单斜晶体心立方体结构。温度升高时，形状记忆合金（SMA）从马氏体转变为奥氏体并产生形变，实现“肌肉”收缩；冷却后 SMA 又会恢复为马氏体4。图图3、形状记忆合金（形状记忆合金（SMA）微观晶体结构）微观晶体结构 图图4、形状记忆合金（形状记忆合金（SMA）

38、相变过程相变过程 数据来源：形状记忆合金执行器研究综述，兴业证券经济与金融研究院整理 数据来源：Fluid-driven and smart material-driven research for soft body robots，兴业证券经济与金融研究院整理 形状记忆合金（如镍钛合金）属于热驱动肌肉核心材料。形状记忆合金（如镍钛合金）属于热驱动肌肉核心材料。由于 SMA 灵活性、高力重比及小体积的特性，使得它可以构建不同配置和形状的驱动组件（如：螺旋弹簧、扭转弹簧、直导线、扭力管等），也使得它更适应于小型、轻型、多自由度的柔性驱动器。德国萨尔大学 Stefan Seelecke 和 Pau

39、l Motzki 教授团队使用超薄镍钛丝制作人造肌肉；Villoslada 等人利用 NiTi 丝设计了 SMA 驱动器，并基于该驱动器设计了康复手套；中科大张世武教授团队研发了 SMA 驱动的轻质灵巧手，4 徐殿国,白凤强,张相军,等.形状记忆合金执行器研究综述J.电工技术学报,2022,37(20):5144-5163.DOI:10.19595/ki.1000-请阅读最后评级说明和重要声明 9/18 行业跟踪报告|中小盘 具有 19 个自由度,手部重约 220 克，轻于人手，成本低，支持超过 33 种标准抓握模式及至少 6 种复杂抓握动作。图图5、中科大中科大 SMA 驱动灵巧手设计驱动灵

40、巧手设计 数据来源：A lightweight prosthetic hand with 19-DOF dexterity and human-level functions，兴业证券经济与金融研究院整理 2.金属纳米线、液态金属等 金属纳米线，如银纳米线（金属纳米线，如银纳米线（AgNW）、铜纳米线（）、铜纳米线（CuNW）等）等因其因其机械柔韧性、机械柔韧性、导导电性能电性能而被而被用于用于人工肌肉制备中人工肌肉制备中。如：MIT 的 Yoel Fink 团队将导电的银纳米线（AgNW）沉积在纤维肌肉表面以检测纤维肌肉的收缩和伸长；天津大学于仕辉课题组使用铜纳米线（CuNW）、PET 和

41、LDPE 薄膜制备出柔性透明执行器，并以此为基础制备了具有一定透明度的仿生抓手。此外，此外，液态金属液态金属（如如镓基液态金属镓基液态金属）也可作为也可作为人工肌肉的核心驱动器人工肌肉的核心驱动器。中科大张世武教授团队提出一种基于电化学方法改变液态金属表面张力的液态金属人工肌肉。镓基液态金属兼具液体和固体的一些优良特性，且极易被氧化形成表面氧化膜。未被氧化时，其具有已知液体中最大的表面张力，氧化后，表面张力可降至接近 0。通过电化学方法可以快速可逆地实现这两种状态的切换，切换中的形态变化可转化为驱动力。二、有机材料 有机材料是以碳链为骨架、主要由碳、氢及部分杂原子（如氧、氮、硫等）构成有机材料

42、是以碳链为骨架、主要由碳、氢及部分杂原子（如氧、氮、硫等）构成的材料的材料，具有高度的结构可设计性与良好的柔性加工性能。在人工肌肉技术中，在人工肌肉技术中，有机材料具备较大发展潜力有机材料具备较大发展潜力。首先，有机材料高分子结构使其具备良好的可逆形变能力与弹性恢复性能，可模拟生物肌肉的“收缩-松弛”行为。其次，通过引入特定官能团或构建多级响应结构，有机材料能够对热、光、电、湿度、化学刺激等外界环境做出高度可控的形变响应，支撑人工肌肉系统的 请阅读最后评级说明和重要声明 10/18 行业跟踪报告|中小盘 “感知-驱动”一体化设计。此外，有机材料具备轻质、柔软、低模量（不刚硬，抗形变能力低）、响

43、应性强等特征，这使其在柔性驱动、智能响应、生物兼容性等仿生功能方向具备天然优势。目前目前用于人工肌肉领域用于人工肌肉领域的主要有机智能材料主要包括的主要有机智能材料主要包括：导电导电聚合物聚合物、介电弹性体介电弹性体（DE）、液晶弹性体（液晶弹性体（LCE）、形状记忆聚合物（、形状记忆聚合物（SMP）、铁电聚合物、铁电聚合物、水凝胶、水凝胶、其他有机高分子材料（其他有机高分子材料（如，如，尼龙纤维、氨纶纤维等）尼龙纤维、氨纶纤维等）。（一）导电聚合物 导电聚合物导电聚合物是一类具有是一类具有-共轭电子体系的有机高分子材料，共轭电子体系的有机高分子材料，通过掺杂（氧化/还原）形成电子或离子导电通

44、道，实现电活性响应。导电聚合物最常见的三种驱动材料导电聚合物最常见的三种驱动材料包括包括：聚吡咯聚吡咯（PPy）、）、聚苯胺聚苯胺（PANI）和和聚噻聚噻吩（吩（PT），其中，其中聚吡咯聚吡咯（PPy）占占主导地位主导地位5。这些材料在电场作用下会在电极附近发生可逆氧化还原反应，促使聚合物与电解液之间发生离子迁移产生体积变化，从而将电能转化为机械能，以达到驱动的目的。导电聚合物材料广泛应用于弯曲驱动，可低电压驱动，具有很高的驱动应力，适用于微型驱动器、柔性电极、仿生夹爪等，但由于扩散速度限制，其响应速度较为缓慢。（二）介电弹性体（DE）介电弹性体介电弹性体（DE）是一种可以实现是一种可以实现机

45、电转换的智能材料机电转换的智能材料，因其具有质轻、价廉、噪音小及柔软可塑性强等特点而被广泛用于柔性驱动器中。在介电弹性体（在介电弹性体（DE）上涂上高柔顺的）上涂上高柔顺的电极电极材料即可形成介电弹性体驱动器（材料即可形成介电弹性体驱动器（DEA）。）。从从驱驱动原理上看，动原理上看，介电弹性体驱动器（DEA）可看作一个平行板电容器，弹性体膜位于两个平行金属电极之间。当在两个金属电机上施加上千伏高压直流电压时，两电极之间产生的静电引力会挤压弹性体膜，使其在水平方向上扩张，将电能转化为机械能，关闭的电压后，弹性体薄膜则会恢复原来形状6。5 李晓锋,梁松苗,李艳芳,等.仿生材料电活性聚合物“人工肌

46、肉”的研究进展J.高分子通报,2008,(08):134-145.6 李晓锋,梁松苗,李艳芳,等.仿生材料电活性聚合物“人工肌肉”的研究进展J.高分子通报,请阅读最后评级说明和重要声明 11/18 行业跟踪报告|中小盘 图图6、介电弹性体驱动原理介电弹性体驱动原理 数据来源：（仿生材料电活性聚合物“人工肌肉的研究进展，兴业证券经济与金融研究院整理 从从材料上看，材料上看，常用的常用的介电介电弹性体弹性体材料包括：材料包括：硅橡胶、硅橡胶、聚氨酯聚氨酯、丙烯酸酯类等、丙烯酸酯类等7。表表4、常用的介电弹性体（常用的介电弹性体（DE）材料）材料 材料类型材料类型 特点特点及应用及应用 硅橡胶 硅橡

47、胶是用 Si 和 O 交替作为主链的聚硅氧烷。其介电常数较低，但具有高能量转换效率、快速响应、抗疲劳等性能。聚氨酯 聚氨酯由多元醇和和二异氰酸酯聚合而成。相对于其他常用 DE 材料，聚氨酯（PU）展现出较高的介电常数，但较高的拉伸模量也使得基于 PU 的 DEA 需要非常高的驱动电场。丙烯酸酯 丙烯酸酯类聚合物是目前研究最多、应用最为广泛的弹性体。目前商用化的丙烯酸酯类弹性体主要为 3M 公司生产的 VHB4910 和VHB4905，基于此制备的介电弹性体价格低廉、极性较高、具有很强的粘附性。数据来源：（可将机械能转变成电能的介电弹性体研究进展，兴业证券经济与金融研究院整理 （三）液晶弹性体（

48、LCE）液晶弹性体（液晶弹性体（LCE）是一种由液晶基元构成的高分子材料是一种由液晶基元构成的高分子材料，具有优异的弹性以及，具有优异的弹性以及来源于液晶来源于液晶取向取向转变的可逆变形能力。转变的可逆变形能力。当受到某些物理或化学刺激时，其液晶分子能够在有序状态和无序状态间进行切换，从而产生与生物肌肉类似的可逆形变。根据液晶基元在聚合物网络中的位置，液晶弹性体（根据液晶基元在聚合物网络中的位置，液晶弹性体（LCE）可以分为两种类型：）可以分为两种类型：1）主链 LCE：液晶单元直接链接在聚合物主链上，主链 LCE 通常形变幅度更大8；2）侧链型 LCE：液晶基元通过柔性侧链连接到聚合物主链，

49、侧链 LCE 通常响应性和柔软性较好9。根据不同的刺激响应方式根据不同的刺激响应方式，LCE 可分为热响应、光响应、电响应、磁响应可分为热响应、光响应、电响应、磁响应和湿度和湿度响应响应等等。1）热响应热响应 LCE：最为常见，驱动温度一般 60C150C；2）光响应光响应LCE：包括直接光驱动和光热驱动，直接光驱动可引入偶氮苯等光响应基团、光热驱动主要通过增加光热涂层（如，炭黑、石墨烯、碳纳米管、金属纳米颗粒和 7 戈风行,杨丹,田明,等.可将机械能转变成电能的介电弹性体研究进展J.材料科学与工艺,2016,24(05):1-8.8 王振铭,成茗,武子轩,等.液晶弹性体复杂分子取向及多重形变

50、研究进展J.液晶与显示,2025,40(02):231-249.9 刘曦阳,王晓工.腰接型侧链液晶弹性体研究进展J.高分子学报,请阅读最后评级说明和重要声明 12/18 行业跟踪报告|中小盘 聚多巴胺等）；3）电响应电响应 LCE：主要通过植入、包裹或混合电热材料等方法实现（如，液态金属、金属导电丝等）；4）磁响应磁响应 LCE：主要通过在液晶弹性体前驱体溶液中预先加入磁性材料（Fe2O3或 Fe3O4）或磁热材料（钕铁硼等）实现磁场定向驱动或磁场热驱动；5）湿度响应）湿度响应 LCE：使用场景有限、研究较少，主要通过构造不对称亲水性实现。目前，目前，液晶弹性体人工肌肉的液晶弹性体人工肌肉的驱

51、动性能（驱动应变、驱动频率、功率密度）已经驱动性能（驱动应变、驱动频率、功率密度）已经能够达到或者超过能够达到或者超过自然肌肉的水平自然肌肉的水平10（。（。这主要是由于在液晶弹性体人工肌肉制备过程中使用了化学改性（改变 LCE 配方或增加第二相）及结构优化（降低 LCE直径或采用不同编织方式）的方法提高了其驱动性能。图图7、液晶弹性体液晶弹性体人工肌肉驱动性能已经能够达到或超过自然肌肉的水平人工肌肉驱动性能已经能够达到或超过自然肌肉的水平 数据来源：北大陈雯慧等液晶弹性体在人工肌肉领域的研究进展，兴业证券经济与金融研究院整理 （四）形状记忆聚合物（SMP）形状记忆聚合物形状记忆聚合物（SMP

52、）是是一类在特定刺激下能够记忆并且恢复原始形状的智能一类在特定刺激下能够记忆并且恢复原始形状的智能高分子材料高分子材料。其中，热驱动 SMP 是目前研究最多、应用最广的。如果在热驱动SMP 中添加光热材料、电热材料、磁热材料也可实现光驱动、电驱动、磁驱动11。根据聚合物体系化学交联或物理交联根据聚合物体系化学交联或物理交联，SMP 可分为热塑性材料和热固性材料可分为热塑性材料和热固性材料12。1）热塑性）热塑性 SMP：通过物理交联，通常具有较高的应变并且容易重新加工，但形状回复率通常比较低。热塑性材料主要包括聚氨酯（PU）、聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等；2）热固性热固性 SMP：通

53、过化学交联实现，通常具有较高的形状回复率。热固性材料主要包括：环氧树脂体系、（甲基）丙烯酸酯体系、硫醇-烯烃体系等。10 陈雯慧,周晓航,刘珂.液晶弹性体在人工肌肉领域的研究进展J.液晶与显示,2025,40(02):201-217.11 Liu,Yangkai,et al.Recent progress in shape memory polymer composites:Driving modes,forming technologies,and applications.Composites Communications(2024):102062.请阅读最后评级说明和重要声明 13/18

54、 行业跟踪报告|中小盘 表表5、形状记忆聚合物主要材料类型形状记忆聚合物主要材料类型 材料材料类型类型 特点特点 聚氨酯（PU）聚醚或聚酯+异氰酸酯反应生成，100%有机链段 聚乳酸（PLA）由乳酸（CHO）聚合而成，纯有机结构 聚己内酯（PCL）也是聚酯类，完全由碳链和酯键构成 环氧树脂体系 由双酚 A 等有机单体聚合而成，芳香环+醚键，全有机（甲基）丙烯酸酯体系 以丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯为单体 硫醇-烯烃体系 基于硫醇（-SH）与烯烃（C=C）光点击反应构建 数据来源：Recent progress in shape memory polymer composites:Driving mo

55、des,forming technologies,and applications,兴业证券经济与金融研究院整理 （五）水凝胶 水凝胶是由物理或化学交联方式形成的三维亲水网络和分散介质水组成的一类水凝胶是由物理或化学交联方式形成的三维亲水网络和分散介质水组成的一类新兴高分子材料新兴高分子材料13（。（。水凝胶基人工肌肉因其独特的柔软性和生物相容性而被用于人工肌肉，但水凝胶通常也存在响应速率较慢、做功率不足的问题。按按来源来源分，分，可分为可分为天然水凝胶、合成水凝胶、复合水凝胶天然水凝胶、合成水凝胶、复合水凝胶三类三类14。1）天然水凝胶：天然水凝胶：来源于生物，如壳聚糖、海藻酸钠、胶原蛋白等

56、，具有良好的生物相容性和降解性，但其机械强度较低，需要通过交联或复合增强其力学性能；2）合成水凝胶：）合成水凝胶：通过化学合成制备，包括聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酰胺（PAAm）、聚丙烯酸（PAA）、等，具有一定机械和物理特性，适用于智能传感器和软体机器人；3）复合水凝胶：）复合水凝胶：结合天然和合成水凝胶材料制备，如水凝胶与纳米纤维结合以增强机械强度等。表表6、水凝胶分类水凝胶分类 分类分类 材料材料 应用应用案例案例 天然水凝胶 壳聚糖、海藻酸钠、胶原蛋白等 机械强度较低，需要交联或复合增强其力学性能 Yang 等基于冷冻干燥技术制备了一种海藻酸钠凝胶基海藻酸钠凝胶基仿生人工肌肉 合成水凝

57、胶 聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯酰胺（PAAm）等 UCLA 贺曦敏教授使用聚乙烯醇（聚乙烯醇（PVA）制备了水凝胶，这些水凝胶可用于制造人造腱、韧带和软骨 天津工业大学张佳玮教授等研究出一种基于冷致形状记忆水凝胶的超强可编程人工肌肉，该材料由聚丙烯酸（聚丙烯酸（PAA）水凝胶和醋酸钙漯河而成 北京航空航天大学刘明杰教授团队通过两亲性溶剂溶胀法将聚（甲基丙烯酸十桂酯）组成的亲油网络渗透到聚（聚（n-异丙基烯酰胺）异丙基烯酰胺）水凝胶中制备人工肌肉 复合水凝胶 结合天然和合成水凝胶材料制备 张聂等通过在聚丙烯酰胺聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶添加氧化石墨烯（GO）改性的工艺方法制备

58、了一种新型复合水凝胶 Xuan 等以聚（聚（N-异丙烯酰胺异丙烯酰胺-co-N,N-二乙基丙烯酰胺二乙基丙烯酰胺）与壳聚糖壳聚糖为原料制备了双网络离子凝胶 数据来源：功能高分子水凝胶前沿进展与未来趋势，兴业证券经济与金融研究院整理 13 孙雨,乐晓霞,路伟,等.功能高分子水凝胶前沿进展与未来趋势J.前瞻科技,2025,4(01):147-159.14 孙雨,乐晓霞,路伟,等.功能高分子水凝胶前沿进展与未来趋势J.前瞻科技,请阅读最后评级说明和重要声明 14/18 行业跟踪报告|中小盘 （六）铁电聚合物 铁电聚合物是铁电聚合物是一类一类具有自发极化具有自发极化特性特性且极化方向可逆的聚合物材料且

59、极化方向可逆的聚合物材料。其核心特征与传统铁电材料（如陶瓷）等相似，但兼具了聚合物的柔韧性、轻质性和可加工性，在柔性驱动与传感领域受到广泛研究。聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯(PVDF)及其共聚物是最常用的铁电聚合物及其共聚物是最常用的铁电聚合物。如：华中科技大学及美国宾夕法尼亚州立大学等研究者采用电热方法驱动基于 PVDF 纳米复合材料中的铁电相变。（七）其他有机高分子材料 其他其他用于人工肌肉领域用于人工肌肉领域生物有机高分子材料还包括生物有机高分子材料还包括尼龙纤维、氨纶纤维等尼龙纤维、氨纶纤维等15（，主要通过热驱动实现，但目前所需驱动温度较高（超过 100），一定程度限制了其应用16。2014

60、 年 Baughman 课题组首先将尼龙线应用于人工肌肉、Mirvakili 等提出镀银尼龙驱动器、2015 年 Wu 等设计了具有螺旋结构的尼龙纤维并将其应用于仿生机械手、Yang 等开发了一种氨纶纤维驱动器等。图图8、尼龙纤维及氨纶纤维驱动器尼龙纤维及氨纶纤维驱动器 数据来源：人工肌肉纤维的研究进展，兴业证券经济与金融研究院整理 注：（A-E）为不同形式的尼龙 6 纤维，（F）为镀银尼龙驱动器；（G）为氨纶驱动器 15 Sun J,Zhang S,Deng J,et al.Recent Advances in Twisted and Coiled Artificial Muscles an

61、d Their ApplicationsJ.SmartBot,2025,1(1):e12005.16 王玉莲,邸江涛,李清文.人工肌肉纤维的研究进展J.材料导报,请阅读最后评级说明和重要声明 15/18 行业跟踪报告|中小盘 三、复合材料 复合材料是指由两种或两种以上不同材料通过复合方法组合而成的纤维结构，其复合材料是指由两种或两种以上不同材料通过复合方法组合而成的纤维结构，其目标是将各组的优势整合，以获得单一材料难以实现的性能目标是将各组的优势整合，以获得单一材料难以实现的性能17（。（。在人工肌肉中，复合纤维是提升驱动能力、力学强度、灵敏性等关键指标的重要路径。复合材料复合材料在人工肌肉中

62、应用广泛在人工肌肉中应用广泛，其通常通常由基体材料和功能填料两部分构成由基体材料和功能填料两部分构成，部部分材料与前文重合，故不重复叙述分材料与前文重合，故不重复叙述。基体材料基体材料是人工肌肉的“骨架”，决定其力学性能和可加工性（提供柔韧性与结构支撑），上文中提及的有机、无机材料基本都可作为基体材料，如碳基材料、弹性体材料、水凝胶基材料、液晶弹性体基材料、形状记忆聚合物材料等；功能填料功能填料是人工肌肉驱动和增强的核心，可通过物理或化学作用赋予基体材料特定功能，典型功能填料主要包括导电或导热等响应性材料。具体的功能填料包括：具体的功能填料包括：导电填料（导电填料（Electrical Fil

63、lers），其作用是赋予复合材料电响应能力，适用于电热驱动、电化学驱动等等，典型的材料有：碳纳米管（CNT）：具有优异导电性能，形成三维导电网络，适合电热驱动。石墨烯：具有优异的导电性，可实现高响应速率驱动。金属纳米颗粒（如 Ag、Cu）：提高整体导电率，适合精细图案印刷。光热填料（光热填料（Photothermal Fillers），这种填料可以将光能转换为热能，通过局部加热驱动基体材料形变。如新兴二维过渡金属碳/氮化物材料 MXene（如Ti3C2Tx），有极高的光热转换效率（60%90%），适合于红外光驱动，如碳黑、聚多巴胺：成本极低、具有高吸光性。金属纳米材料（如 Au 纳米棒），表面

64、等离子共振效应（SPR）提高光热效率。适合与液晶弹性体、形状记忆聚合物复合，构建远程激光驱动的人造肌肉器件。磁响应填料（磁响应填料（Magnetic Fillers），），该材料通过外部磁场诱导材料形变或者产生热量，如 FeO纳米颗粒：磁热响应快，可与水凝胶、LCE 共混；NdFeB（钕铁硼）：高矫顽力磁粉，适合定向排列形成磁驱肌肉。高介电填料（高介电填料（High-k Fillers），该材料提升介电常数，增强介电弹性体驱动效率，材料如钛酸钡 BaTiO3、氧化钛 TiO2常用于硅橡胶、聚氨酯等基体中；Al2O3、ZrO2：增强力学性能同时提升驱动效率。在优化结构方向上，可以使用微球包裹结构

65、（core-shell）或表面改性提升分散性和复合均匀性。17 Sun J,Zhang S,Deng J,et al.Recent Advances in Twisted and Coiled Artificial Muscles and Their ApplicationsJ.SmartBot,请阅读最后评级说明和重要声明 16/18 行业跟踪报告|中小盘 功能复合填料（多功能混合）功能复合填料（多功能混合），如同时引入导电+光热填料，实现多模态复合驱动，融合导电+磁性颗粒，构建可控性更强的多响应智能驱动层。四、天然材料 天然材料是指直接来源于动植物、未经过人为合成或大规模化学改性的材料。根

66、天然材料是指直接来源于动植物、未经过人为合成或大规模化学改性的材料。根据来源不同，天然材料主要分为动物来源与植物来源两类。据来源不同，天然材料主要分为动物来源与植物来源两类。来源于动物的天然材料包括蜘蛛丝、蚕丝、羊毛、头发、活体组织（包括动物心肌、骨骼肌细胞等），来源于植物的天然材料主要包括来源于棉花、亚麻等植物的纤维素。天然材料的优势在于成本低、生物适应性强、绿色环保，劣势在于响应缓慢、强天然材料的优势在于成本低、生物适应性强、绿色环保，劣势在于响应缓慢、强度较低、性能一致性较差度较低、性能一致性较差18。相比工业合成材料，天然材料易获取，且本身在自然演化中形成了复杂而精妙的微观结构，具备天

67、然的柔性、良好的生物适应性以及对环境友好的可降解特性。缺点在于响应缓慢、材料强度低、耐磨性差、无耐腐蚀性，且材料来源的多样性导致性能特性的一致性和可重复性较差。天然材料制备的人工肌肉多通过溶剂驱动，经复合后可实现电驱动。天然材料制备的人工肌肉多通过溶剂驱动，经复合后可实现电驱动。天然材料通常对湿度变化敏感，允许随着环境湿度的升高而发生伸缩与扭转变形。此外，尽管天然材料本身不具备高导电性或强驱动输出，但其常含有可被改性的功能基团（如羟基、氨基），因此可通过与纳米材料、导电聚合物复合引入导电能力，从而拓展其在智能驱动、仿生结构等方向的应用。表表7、人工肌肉天然材料应用案例人工肌肉天然材料应用案例

68、分类分类 材料材料 人工肌肉领域人工肌肉领域主要主要应用案例应用案例 动物来源 蜘蛛丝 湿度诱导伸缩：Blackledge等利用蜘蛛丝蜘蛛丝遇水收缩的可逆伸缩驱动研制出可用于提升物体的人工肌肉。湿度诱导扭转：Buehler等通过调整相对湿度来精确控制蜘蛛丝蜘蛛丝的扭转驱动，可应用于生物传感器和人工肌肉。蚕丝 南开大学刘遵峰团队研发出一种基于扭矩平衡的纤维结构的纯蚕丝蚕丝“人工肌肉”，可通过感知湿度实现扭转、拉伸和收缩致动，可用于智能纺织品和柔性机器人。羊毛 东北林业大学苗孟河团队利用羊毛纤维羊毛纤维研制出对水响应的纤维型人工肌肉，可用于智能织物。头发 南开大学刘遵峰团队利用头发头发中二硫键和氢

69、键形成的交联网络，实现湿度响应的头发人工肌肉的自固定，同手和异手纤维人造肌分别表现出94%的收缩和3000%的伸长率，可应用于湿度传感器、电气开关、软拖网机器人和智能发型等。活体组织 美国SAM等采用计算机辅助设计对非洲爪蟾心肌细胞心肌细胞组织进行改造，设计出一种具有生命的自主机器人“Xenobot”。日本研究团队利用电刺激控制活体骨骼肌组织的收缩，制成机械臂。Zhang等开发了一种仿生优化的双足生物混合机器人，其通过定向可控电场刺激肌肉组织实现驱动。18 Li,Ke,Hua Shen,and Wenliang Xue.Wet-driven bionic actuators from wool

70、 artificial yarn muscles.ACS Applied Materials&Interfaces 15.请阅读最后评级说明和重要声明 17/18 行业跟踪报告|中小盘 植物来源 纤维素（棉花、亚麻等）东北林业大学苗孟河团队用棉花、亚麻纤维棉花、亚麻纤维研制出对水响应的人工肌肉。由棉花纤维制备的人工肌肉的最大收缩量达到16.6%，最大做功能力达到200J/kg，是典型骨骼肌做功能力(8J/kg)的25倍，可用于智能织物。Li 等利用棉线棉线人工肌肉的扭转特性，制作防雨智能窗户。武汉大学常春雨团队将纤维素纤维素纳米晶体作为增强剂和多功能交联剂加入到丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酰胺金刚烷

71、混合溶液中聚合成胶，经加工得到可通过水或乙醇驱动的水凝胶人工肌肉，其收缩应变高达87%，可用于微引擎、软机器人等领域。美国马里兰大学的Wang 等用外涂碳纳米管的三醋酸-纤维素纤维素双股纤维编织成可根据湿度变化进行红外辐射调节的织物，红外辐射调控率高达35%。数据来源：Spider silk as a novel high performance biomimetic muscle driven by humidity，Moisture-sensitive Torsional Cotton Artificial Muscle and Textile 等文献、兴业证券经济与金融研究院整理 风险提

72、示：柔性机器人产品发展不及预期；柔性材料发展不及预期；机器人 ToC及 ToB 市场不及预期 请阅读最后评级说明和重要声明 18/18 行业跟踪报告|中小盘 分析师声明分析师声明 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为证券分析师，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为证券分析师，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本报告清晰准确地反映了本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中

73、的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。投资评级说明投资评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 类别类别 评级评级 说明说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后的12 个月内公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅。其中：沪深两市以沪深300 指数为基准；北交所市场以北证50 指数为基准；新三板市场以三板成指为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500 或纳斯达克综合指数为基准。股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于15%报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另

74、有说明的除外）。评级标准为报告发布日后的12 个月内公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅。其中：沪深两市以沪深300 指数为基准；北交所市场以北证50 指数为基准；新三板市场以三板成指为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500 或纳斯达克综合指数为基准。股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅大于15%增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 5%15%之间 增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在 5%15%之间 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅在-5%5%之间 减持 相对同期

75、相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%减持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅小于-5%无评级 由于我们无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使我们无法给出明确的投资评级 无评级 由于我们无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使我们无法给出明确的投资评级 行业评级 推荐 相对表现优于同期相关证券市场代表性指数 行业评级 推荐 相对表现优于同期相关证券市场代表性指数 中性 相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平 中性 相对表现与同期相关证券市场代表性指数持平 回避 相对表现弱于同期相关证券市场代表性指数 回避 相

76、对表现弱于同期相关证券市场代表性指数 信息披露信息披露 本公司在知晓的范围内履行信息披露义务。客户可登录（内幕交易防控栏内查询静默期安排和关联公司持股情况。使用本研究报告的风险提示以及法律声明使用本研究报告的风险提示以及法律声明 兴业证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。，本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考，不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约，投资者自主作出投资决策并自行承担投资风险，任何形式的分享证券投资收益或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效，任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点

77、，一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，本公司及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但本公司不保证其准确性或完整性，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。本公司并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此相关的其他任何损失承担任何责任。本报

78、告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌，过往表现不应作为日后的表现依据；在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告；本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。除非另行说明，本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现。过往的业绩表现亦不应作为日后回报的预示。我们不承诺也不保证，任何所预示的回报会得以实现。分析中所做的回报预测可能是基于相应的假设。任何假设的变化可能会显著地影响所预测的回报。本公司的销售人

79、员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。本公司没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。本公司的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。本报告并非针对或意图发送予或为任何就发送、发布、可得到或使用此报告而使兴业证券股份有限公司及其关联子公司等违反当地的法律或法规或可致使兴业证券股份有限公司受制于相关法律或法规的任何地区、国家或其他管辖区域的公民或居民，包括但不限于美国及美国公民（1934 年美国证券交易所第 15a-6 条例定义为本主要

80、美国机构投资者除外）。本报告的版权归本公司所有。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示，否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权，本报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品，或再次分发给任何其他人，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。未经授权的转载，本公司不承担任何转载责任。兴业证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会批准，已具备证券投资咨询业务资格。，本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考，不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约，投资者自主作出投资决策并自行承担投资风险，任何形式的分享证券投资收益

81、或者分担证券投资损失的书面或口头承诺均为无效，任何有关本报告的摘要或节选都不代表本报告正式完整的观点，一切须以本公司向客户发布的本报告完整版本为准。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，本公司及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但本公司不保证其准确性或完整性，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。

82、本公司并不对使用本报告所包含的材料产生的任何直接或间接损失或与此相关的其他任何损失承担任何责任。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可升可跌，过往表现不应作为日后的表现依据；在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告；本公司不保证本报告所含信息保持在最新状态。同时，本公司对本报告所含信息可在不发出通知的情形下做出修改，投资者应当自行关注相应的更新或修改。除非另行说明，本报告中所引用的关于业绩的数据代表过往表现。过往的业绩表现亦不应作为日后回报的预示。我们不承诺也不保证，任何所预示的回报会得以实现。

83、分析中所做的回报预测可能是基于相应的假设。任何假设的变化可能会显著地影响所预测的回报。本公司的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。本公司没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。本公司的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。本报告并非针对或意图发送予或为任何就发送、发布、可得到或使用此报告而使兴业证券股份有限公司及其关联子公司等违反当地的法律或法规或可致使兴业证券股份有限公司受制于相关法律或法规的任何地区、国家或其他管辖区域

84、的公民或居民，包括但不限于美国及美国公民（1934 年美国证券交易所第 15a-6 条例定义为本主要美国机构投资者除外）。本报告的版权归本公司所有。本公司对本报告保留一切权利。除非另有书面显示，否则本报告中的所有材料的版权均属本公司。未经本公司事先书面授权，本报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件或复制品，或再次分发给任何其他人，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。未经授权的转载，本公司不承担任何转载责任。特别声明特别声明 在法律许可的情况下，兴业证券股份有限公司可能会持有本报告中提及公司所发行的证券头寸并进行交易，也可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。因此，投资

85、者应当考虑到兴业证券股份有限公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。在法律许可的情况下，兴业证券股份有限公司可能会持有本报告中提及公司所发行的证券头寸并进行交易，也可能为这些公司提供或争取提供投资银行业务服务。因此，投资者应当考虑到兴业证券股份有限公司及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突。投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一信赖依据。兴业证券研究兴业证券研究 上海上海 北京北京 深圳深圳 地址：上海浦东新区长柳路36 号兴业证券大厦15 层 地址：北京市朝阳区建国门大街甲6 号世界财富大厦 32 层 01-08 单元 地址：深圳市福田区皇岗路 5001 号深业上城T2 座 52 楼 地址：上海浦东新区长柳路36 号兴业证券大厦15 层 地址：北京市朝阳区建国门大街甲6 号世界财富大厦 32 层 01-08 单元 地址：深圳市福田区皇岗路 5001 号深业上城T2 座 52 楼 邮编：200135 邮编：100020 邮编：518035 邮箱： 邮箱： 邮箱： 邮编：200135 邮编：100020 邮编：518035 邮箱： 邮箱： 邮箱：