2025-07-17 芳纶纸在机器人中的关键应用

出品：机器人新材料

在机器人系统不断向高集成度、轻量化与高可靠性演进的背景下，芳纶纸凭借优异的介电性能、热稳定性与机械强度，正在成为机器人内部绝缘系统、结构支撑与热管理领域的重要材料选择。

芳纶纸是一种以芳香族聚酰胺为基础的高性能绝缘纸材料，典型代表为杜邦的Nomex®系列。结构为微纤维网状排列，通过热压或粘结剂形成纸状材料，具备以下关键性能：

介电强度高：典型值可达15~20 kV/mm，适用于高电压场合

热稳定性优异：长期耐温可达220°C（UL温度等级Class H）

质量轻、尺寸稳定：密度低于玻璃纤维纸，尺寸变化率低

阻燃无滴落：氧指数高，不易燃烧，符合UL94 V-0等级

芳纶纸在机器人中典型应用场景

1. 电机系统绝缘

在机器人关节驱动电机（尤其是无框电机或集成转矩电机）中，芳纶纸主要用于：槽绝缘与匝间绝缘：提供稳定电气隔离，防止绕组间短路端部绝缘模垫：与模塑树脂复合成定子绝缘系统，提高机械支撑与耐热性层间隔热：层间插入芳纶纸隔热垫，可延长电机寿命这类应用尤其常见于高功率密度伺服电机、小型化驱动电机，如人形机器人手臂、轮式模块中使用的无框力矩电机等。

2. 电控系统中的热-电复合绝缘

机器人电控系统对绝缘材料的要求高度集成，芳纶纸用于：PCB与母排绝缘垫片：提供高电气隔离同时支持热管理电池管理系统（BMS）绝缘层：轻薄但具有极佳击穿电压功率模块封装衬垫：部分芳纶纸具备一定热导率，可与导热硅胶等材料复合应用

3. 结构支撑与轻质隔板

在机器人本体结构中，芳纶纸可用作：层压蜂窝夹芯结构：与碳纤维、铝合金等材料复合成轻质面板，用于机器人壳体、背部结构电池仓轻质隔板：减重同时提高机械隔离性能，防止热失控传导柔性结构内衬：在空间受限区域，起到电气隔离与缓冲支撑的双重功能

主流供应商与产品系列

杜邦 Nomex®：应用最广的芳纶纸品牌，型号涵盖Nomex 410、Nomex 818等，广泛用于电机、变压器、电子绝缘泰和新材：国产芳纶龙头，推出“泰美”系列芳纶纸，布局机器人电控与高端电机应用

发展趋势

向多功能复合材料演进：芳纶纸与导热填料、碳纳米管复合，兼顾绝缘与导热性能厚度更薄化、耐热更高化：适应机器人系统小型化、热负荷密度增加的需求国产替代加速：随着芳纶纸生产技术国产化推进，成本下降推动其在中低端机器人应用中普及

局限性

加工难度：芳纶纸纤维结构使其切割、冲压边缘易毛边，需特殊工艺成本仍高于传统绝缘纸：在成本敏感型消费级机器人中推广有限热导率偏低：在高热密度区域需与导热材料搭配使用随着机器人产业不断迈向更高能效密度、更长运行寿命和更小结构尺寸，对材料系统提出了前所未有的挑战。芳纶纸以“电-热-力”三重优势，在机器人电机绝缘、电控热管理和结构轻量化中发挥着不可替代的作用。

未来，芳纶纸将在高性能机器人系统中获得更广泛的应用，尤其是在伺服关节、人形机器人、工业机器人等高端场景中，复合化、多功能化趋势值得材料企业与整机厂商持续关注。