气相纳米材料在人形机器人多场景应用，从仿生技术到智能核心

2025年春节，人形机器人登上央视春晚，从那时起人形机器人概念开始步入大众视野，并逐步引爆资本市场。在市场应用预期中，人形机器人在工业生产、商业服务、医疗康养、家庭服务和高危作业救援等领域具有灵活性和多功能性，满足社会需求，有利于提升工作效率和降低成本，保障人类安全。同时，在人形机器人各类组件，例如仿生皮肤和触觉传感材料、柔性关键与驱动部件、密封胶和粘合剂、涂层和表面处理、电子封装和热管理、轻量化结构材料等领域，气相纳米材料可发生多场景应用。

气相二氧化硅（气相法白炭黑）是一种白色、无毒无味、无定形结构的纳米新型无机材料，因其独特的物理化学性质，如粒径小、高比表面积、表面活性高、化学性质稳定等特点，使其具有优异的增稠、触变和补强性能，并在人形机器人领域具有广泛的应用潜力。

气相法纳米氧化铝是一种气相法合成的高比表面积超细粉末。由于其具有纯度好、化学稳定性好、表面正电荷特性以及薄膜可见光透过、紫外阻隔作用，在锂电池、粉末涂料、隔热材料、熔喷料驻极母粒、照明行业、打印相纸等领域中具有特殊的应用性能。

气相法纳米二氧化钛具有超细粒径、高纯度以及独特的锐钛型与金红石型混合晶体结构特点，该产品适用于催化和光催化领域，同时也可以作为有效的紫外光屏蔽材料。在自清洁建筑材料、太阳能电池、硅橡胶、陶瓷和金属材料、锂电池、各类杀菌剂和化妆品等领域中有着广泛应用。

一、仿生皮肤和柔性关节

仿生皮肤和柔性关键主要成份常采用硅橡胶材料，而硅橡胶则因柔软亲肤、耐高低温、生物相容性好的热点是人形机器人中不可替代的重要组成部分。气相纳米材料是硅橡胶的重要填充材料，气相二氧化硅可通过其表面的硅羟基与硅橡胶形成三维网络结构，增强材料的物理性能，显著提升硅橡胶的抗拉强度、耐磨性和机械性能，可使材料具备更高的柔韧性、抗疲劳性和耐用性。同时，气相二氧化硅能够高度保持硅橡胶原有的透明度，更适合仿生皮肤设计理念。

同样，人形机器人的关节需要良好的润滑以确保灵活运动和减少磨损。气相二氧化硅可以添加到润滑油或润滑脂中，形成一种具有良好润滑性能和抗磨损性能的润滑涂层。它可以在关节表面形成一层均匀的保护膜，降低摩擦系数，减少能量损耗，提高关节的运动效率和寿命。

二、密封胶和粘合剂

人形机器人的密封性和结构稳定性依赖高性能粘合剂，机器人常采用金属、塑料、复合材料等异种材料，在运动过程中，很容易出现部件松动或是疲劳损坏。加入气相二氧化硅的密封剂和粘合剂具有高强度粘接效果，保障机器人的结构稳定性，确保运动精度和耐久性。同时气相二氧化硅良好的流变控制效果可使密封剂和粘合剂更好在复杂工况下进行施工，提高机器人组装效率。

三、涂层和表面处理

涂层与表面处理是人形机器人技术中提升性能、保障功能和延长寿命的关键环节，其作用贯穿设计、制造到应用的整个生命周期。气相二氧化硅对于涂层防水、防腐蚀、热稳定性和耐磨性等方面具有良好的提升作用。纳米级的疏水型气相二氧化硅可在涂层表明形成超疏水表面，阻止液体和颗粒物侵入关节、传感器等敏感部件。其次，气相二氧化硅可阻止涂层内部防腐蚀有效成份沉降，使其发挥作用，减少电化学腐蚀。同时气相二氧化硅可提升涂层表面耐磨性，减少摩擦损耗，延长使用寿命。

四、电子封装和热管理

在人形机器人电子封装和热管理中，气相二氧化硅可增强封装材料的机械性能，如硬度、韧性和抗冲击性，有效保护内部电子元件免受外界机械应力的影响，提高机器人在运动过程中电子设备的可靠性。此外，气相二氧化硅导热系数低，气相二氧化硅可以作为散热涂层的添加剂，在电子设备表面形成一层均匀的散热涂层。该涂层不仅能提高表面的热辐射率，促进热量的辐射散热，还能起到一定的隔热作用，减少热量向周围环境的传导。

五、轻量化结构材料

轻量结构材料是人形机器人设计核心要求，是实现高效运动、提升续航和拓展应用场景关键技术之一。在碳纤维或玻璃纤维复合材料中加入气相二氧化硅，可降低材料的密度，减轻机器人的重量，并改善复合材料强度和硬度，推动人形机器人轻量化结构材料更高效、更智能。

六、电源系统和续航

人形机器人的电源系统和续航是动力系统输出的有力保障，在锂离子电池中加入气相法纳米氧化铝，可提升电极材料、隔膜材料和电解液助剂性能，有助于提升电池容量，延长电池的循环寿命，延长电源续航，并提高电池的安全性，为人形机器人提供高效、安全、持久的电力支持。

综上所述，气相纳米材料以其独特的物理、化学特性，正在成为人形机器人技术升级的新引擎、新动能。从运动系统、感知系统、能源系统到智能决策系统，气相纳米材料的应用为人形机器人带来了轻量化、高强度、高灵敏度、高效率等多重优势。随着材料科学、制造工艺和人工智能技术的不断进步，气相纳米材料将在人形机器人领域发挥更加重要的作用，推动人形机器人技术向更高水平迈进，为人类的生产生活带来更加深远的影响。