高性能材料賦能塑造人機新未來
演講者:台塑公司聚烯部 巫宏懋 博士
文稿整理:塑膠產業創新論壇(PIIF) 編輯小組
打造輕量、高效的新世代應用

隨著智能機器快速發展,從工業機器人、無人機、自駕載具到人形機器人,各類設備正朝向「更輕量、更高效、更可靠」的方向演進。這些智能機器不僅需要具備感知、思考與行動能力,其背後的材料選擇,更是影響性能與量產可行性的關鍵因素。
智能機器對材料的全新挑戰
智能機器涵蓋的應用範圍相當廣泛,包括工業智能機器人、無人機、智能移動載具,以及各式服務型機器人。不同應用雖然場景各異,但對材料卻有幾項共通需求:高強度、輕量化、穩定可靠、可量產,並兼顧成本與環保性。
傳統金屬材料雖具備強度優勢,但重量與加工彈性有限;相較之下,複合材料,特別是熱塑性碳纖維複合材料,逐漸成為智能機器結構件與關鍵零組件的重要選項。
碳纖複材應用於人形機器人比較圖(參考:CarboFix官網)
高階熱塑碳纖複材的關鍵優勢
塑性碳纖複合材料結合了碳纖維的高強度、高模數特性,以及熱塑性樹脂可回收、可重複加工的優點。相較傳統熱固型複材,熱塑複材在加工速度、量產穩定性與環保性方面更具優勢,特別適合智能機器對「高性價比與可規模化生產」的需求。
在實際應用上,熱塑碳纖複材已廣泛導入無人機機體結構、人形機器人關節與傳動元件,甚至高負載、高可靠度的航太與軍用應用。其低密度特性可有效降低整體重量,提升續航力與運動效率,同時兼顧結構強度與耐久性。
關鍵在於材料與製程整合
複合材料性能的發揮,不僅取決於纖維與樹脂本身,更與製程技術密切相關。碳纖維表面漿液的選擇,會影響纖維在樹脂中的分散性與界面結合品質,進而左右最終產品的機械性能。
如透過雙螺桿混鍊,可射出成型生產複雜形狀的短纖小型零件;而展紗含浸先進製程技術則可以連續纖維方式與樹脂結合,並保持纖維長度,以模壓成型方式生產大型部件。將可有效提升碳纖維在熱塑樹脂中的均勻分散性,確保材料在量產過程中的穩定度與一致性,這對智能機器零組件的可靠度至關重要。
碳纖複材生產技術

碳纖複材生產技術

從材料技術到產業應用
以短纖、長纖及連續纖維等不同形式的熱塑碳纖複材為例,可依應用需求彈性選擇,廣泛應用於電子設備屏蔽、耐磨結構件、汽車輕量化零組件,以及高溫、高負載的航太與智能機器領域。
隨著智能機器產業持續成長,材料不再只是被動的支撐角色,而是驅動效能升級與應用創新的核心關鍵。透過高性能熱塑碳纖複合材料的導入,智能機器得以在輕量化、效率與可靠性之間取得最佳平衡,為新世代自動化與智能應用奠定堅實基礎。

台塑CF/PEEK碳纖複材物性表現 (CS-2516H為使用TC780短切的短纖維)

December, 02 / 2025
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巫宏懋 博士
聚烯事業部副處長
Email: duck0519@fpc.com.tw