在提高燃油經濟性方面，發動機、動力總成、燃料和電池似乎獲得了所有關注。
但汽車傳統的鋼製側板或車頂呢？
即使在最基本的汽車零部件上使用先進的輕質材料，也可以提高整體燃油效率。根據美國能源部的資料，將車輛重量減少10%可以提高6%至8%的燃油經濟性。
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傳統上，鋼鐵約佔車輛總重量的60%。但是，為了滿足消費者的需求和日益嚴格的聯邦燃油經濟性標準，汽車製造商正在尋找替代品，包括先進的高強度鋼、鋁、鎂和碳纖維。
輕質材料是在傳統內燃機車輛和混合動力汽車、電動汽車和氫燃料電池汽車等先進汽車上提高燃油效率的一種經濟有效的方法。
鋁業公司美國鋁業公司（Alcoa Inc.）的發言人凱文·洛瑞（Kevin Lowery）說：“實際上，有數百種不同的技術可以用來幫助提高燃油效率，但所有這些技術都始於輕量化。”
像奧迪A8轎車這樣的豪華汽車多年來一直在使用輕質材料，以便汽車可以在不增加重量和犧牲馬力的情況下采用更大的動力總成。但是，為了提高整個乘用車隊的燃油效率，越來越多的汽車製造商在其產品線中使用這些材料。
新的聯邦燃油經濟性標準將要求汽車製造商到2025年將車隊效率提高到54.5英里/加侖。在這一進展的基礎上，能源部長史蒂文·朱上個月宣佈了七個新的研究專案，以加速開發更堅固和更輕型的汽車和卡車材料。
他在宣佈後說：“有了堅固、輕便的材料，我們有機會大幅提高車輛的燃油經濟性，同時幫助美國保持其在汽車設計和製造方面的競爭優勢。”
鋁需求旺盛；鋼鐵變得更強
鋁是當今道路上汽車中第二常見的材料，僅次於鋼鐵。但是，汽車製造商表示，他們計劃到2025年將其鋁的使用量增加一倍，洛瑞說。
福特汽車公司今年宣佈，它正在考慮將廣受歡迎的F-150輕型卡車的車身主要用鋁製造，這將使卡車重量減輕約700磅，並節省約10%的燃油。據美國鋁業公司稱，在混合動力汽車上，與用鋼製成的同等汽車相比，鋁可以使燃油經濟性提高13%以上。
他說：“世界上沒有一家原始裝置製造商（OEM）在目前沒有與鋁業公司洽談。”“過去幾年，情況並非如此。”
用鋁製成的汽車零部件比傳統的鋼鐵輕10%到40%。但是，鋁的價格比鋼鐵貴約35%，並且人們仍然擔心它的耐用性可能不如鋼鐵。
因此，鋼鐵仍然是選擇之一。根據鋼鐵市場發展協會（SMDI）的資料，新型先進高強度鋼實際上可以節省高達35%的重量。
該行業透過使用不同的化學方法來生產更強但更具可塑性的鋼材（稱為“雙相鋼”）來實現這些目標。SMDI汽車應用副總裁羅納德·克魯皮策（Ronald Krupitzer）說，製造這些鋼材並沒有增加太多額外成本，因為它只需要改變現有生產線上的冷卻速度。
該行業現在可以製造多種型別的鋼材，其強度是十年前的兩到三倍。
克魯皮策說：“如果您使元件更堅固，它可以承受與以前相同的負載，但您不需要那麼多鋼鐵就可以做到這一點。您可以使零件更薄，但它們可以吸收相同的能量並保持相同的負載。”
本月初，大眾汽車公司宣佈，第七代高爾夫比其前身輕220磅，部分原因是它採用了近15%的更多高強度鋼。
通用汽車風險投資公司是通用汽車公司為投資創新汽車技術而設立的子公司，該公司在8月份宣佈，它正在向先進高強度鋼的領先製造商NanoSteel公司投資一筆未公開的金額。
通用汽車風險投資公司總裁喬恩·勞克納（Jon Lauckner）表示，NanoSteel的奈米結構合金是“一個潛在的顛覆者”。
到目前為止，碰撞測試顯示安全性沒有改變
但是在它們能夠改變汽車行業之前，高強度鋼和鋁都必須解決人們對它們與傳統鋼部件一樣安全的擔憂。
美國交通運輸部和美國環保署在2017-2025年燃油經濟性標準的最終規則中寫道，他們預計輕量化將在幫助汽車製造商達到54.5英里/加侖的目標方面發揮越來越重要的作用。
在聯邦碰撞測試中，這些機構發現，先進的輕質材料（在這種情況下，是高強度鋼和鋁的混合物，以及少量鎂和複合材料）的效能與基準車輛模型一樣好。
環保署和交通部的輕量化研究表明，在不影響其安全效能的情況下，可以將基準車輛的質量降低約20%。
但與此同時，這些機構也承認，輕量化技術可能會引起人們的擔憂，這可能需要額外的安全裝置，例如更好的安全氣囊或安全帶。
克魯皮策承認，輕型汽車在碰撞情況下可能會造成安全風險，但他說，鋼鐵行業已經能夠設計出透過所有現有測試的解決方案。他說，用高強度鋼製造的車輛在側面碰撞和側翻情況下甚至表現更好。
鋁行業也做出了同樣的斷言。據美國鋁業公司稱，汽車鋁可以保持甚至增加車輛前後端的碰撞吸能區的尺寸和強度，這些吸能區在碰撞衝擊時吸收能量，而不會增加整體重量。該組織說，鋼鐵則不能。
隨著對提高里程的要求，汽車材料行業的競爭意識也日益高漲。
克魯皮策說：“我可以保證我們的競爭對手（鋁、鎂和塑膠製造商）正在努力爭取獲得[目前由鋼鐵製成的]一些零件。而且，我們也在努力（如果不是更努力的話）改進我們已經擁有的零件。”
在汽車製造商和美國鋁業公司的討論中，洛瑞說，汽車公司正在決定是否完全繞過高強度鋼而直接採用鋁，因為鋁可以提供更好的減重效果。他們正在問，“我們為什麼不更快地實現這一目標呢？”他說。
但是，製造商表示，根據環保署和交通部對實現更高燃油經濟性目標的技術的技術評估，在2017-2025年的時間框架內，通用材料替代（例如，汽車車身中從鋼鐵到鋁的完全轉換）由於成本和工程障礙而不可行。
碳纖維從賽道走向大眾
大多數製造商表示，他們已經投資高強度鋼以滿足2012-2016年的燃油經濟性標準，但可能需要進行調整以滿足更積極的目標。大多數人估計，在2010年至2025年之間，車輛質量可以減少10%至15%。
其他先進材料，如塑膠、鎂和碳纖維，可能會在2025年以後更多地引起汽車製造商的關注，並且已經在該行業的部分領域得到採用。
今天，福特宣佈正在與公司Weyerhaeuser合作，使用由可持續種植的樹木的纖維素纖維製成的塑膠複合材料汽車零件，而不是玻璃纖維或礦物增強材料。福特的研究發現，這種基於纖維素的塑膠複合材料滿足了其嚴格的耐用性要求，但重量比替代品輕10%。
碳纖維是一種超輕且耐用的材料，在賽道上並不陌生，在那裡速度至關重要，而價格不是問題。但是，高昂的成本在很大程度上將碳纖維限制在消費市場的奢侈品領域。
寶馬的概念電動汽車i3和i8的乘客艙完全由碳纖維增強塑膠製成。據該公司稱，這種複合材料的強度至少與鋼鐵一樣，但重量減輕了約50%，並且比鋁輕20%。
寶馬在碳纖維方面進行了大量投資，希望降低成本。去年，寶馬在華盛頓州的摩西湖開設了一家碳纖維生產廠，將在那裡為i系列汽車生產該材料。i3預計將於2013年推出，i8將於2014年推出。
寶馬執行長兼董事會主席諾伯特·賴特霍費爾（Norbert Reithofer）在宣佈新生產設施時說：“碳纖維是21世紀汽車工業的關鍵結構材料，它將改變我們開發和製造汽車的方式。”
特斯拉跑車是一款售價10萬美元的高效能全電動跑車，它採用碳纖維車身面板和鋁製底盤，以提高效率。在新款特斯拉Model S全電動轎車上，這是一款價格更實惠的選擇，價格約為5萬美元，該公司在車身上使用了鋁，但沒有采用碳纖維。
特斯拉設計總監弗朗茨·馮·霍茲豪森（Franz von Holzhausen）在今年早些時候的一份宣告中表示：“對於像跑車這樣的限量版或小批次生產的汽車，碳纖維是減輕重量的絕佳材料。由於成本和製造時間，它不是大批次生產的解決方案。對於Model S，我們在車身面板和底盤上使用鋁。鋁與鋼一樣堅固，但重量更輕，並且具有相似的製造能力。更輕的重量直接轉化為效率。”
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