在提高燃油经济性方面，发动机、动力总成、燃料和电池似乎获得了所有关注。
但汽车传统的钢制侧板或车顶呢？
即使在最基本的汽车零部件上使用先进的轻质材料，也可以提高整体燃油效率。根据美国能源部的数据，将车辆重量减少10%可以提高6%至8%的燃油经济性。
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传统上，钢铁约占车辆总重量的60%。但是，为了满足消费者的需求和日益严格的联邦燃油经济性标准，汽车制造商正在寻找替代品，包括先进的高强度钢、铝、镁和碳纤维。
轻质材料是在传统内燃机车辆和混合动力汽车、电动汽车和氢燃料电池汽车等先进汽车上提高燃油效率的一种经济有效的方法。
铝业公司美国铝业公司（Alcoa Inc.）的发言人凯文·洛瑞（Kevin Lowery）说：“实际上，有数百种不同的技术可以用来帮助提高燃油效率，但所有这些技术都始于轻量化。”
像奥迪A8轿车这样的豪华汽车多年来一直在使用轻质材料，以便汽车可以在不增加重量和牺牲马力的情况下采用更大的动力总成。但是，为了提高整个乘用车队的燃油效率，越来越多的汽车制造商在其产品线中使用这些材料。
新的联邦燃油经济性标准将要求汽车制造商到2025年将车队效率提高到54.5英里/加仑。在这一进展的基础上，能源部长史蒂文·朱上个月宣布了七个新的研究项目，以加速开发更坚固和更轻型的汽车和卡车材料。
他在宣布后说：“有了坚固、轻便的材料，我们有机会大幅提高车辆的燃油经济性，同时帮助美国保持其在汽车设计和制造方面的竞争优势。”
铝需求旺盛；钢铁变得更强
铝是当今道路上汽车中第二常见的材料，仅次于钢铁。但是，汽车制造商表示，他们计划到2025年将其铝的使用量增加一倍，洛瑞说。
福特汽车公司今年宣布，它正在考虑将广受欢迎的F-150轻型卡车的车身主要用铝制造，这将使卡车重量减轻约700磅，并节省约10%的燃油。据美国铝业公司称，在混合动力汽车上，与用钢制成的同等汽车相比，铝可以使燃油经济性提高13%以上。
他说：“世界上没有一家原始设备制造商（OEM）在目前没有与铝业公司洽谈。”“过去几年，情况并非如此。”
用铝制成的汽车零部件比传统的钢铁轻10%到40%。但是，铝的价格比钢铁贵约35%，并且人们仍然担心它的耐用性可能不如钢铁。
因此，钢铁仍然是选择之一。根据钢铁市场发展协会（SMDI）的数据，新型先进高强度钢实际上可以节省高达35%的重量。
该行业通过使用不同的化学方法来生产更强但更具可塑性的钢材（称为“双相钢”）来实现这些目标。SMDI汽车应用副总裁罗纳德·克鲁皮策（Ronald Krupitzer）说，制造这些钢材并没有增加太多额外成本，因为它只需要改变现有生产线上的冷却速度。
该行业现在可以制造多种类型的钢材，其强度是十年前的两到三倍。
克鲁皮策说：“如果您使组件更坚固，它可以承受与以前相同的负载，但您不需要那么多钢铁就可以做到这一点。您可以使零件更薄，但它们可以吸收相同的能量并保持相同的负载。”
本月初，大众汽车公司宣布，第七代高尔夫比其前身轻220磅，部分原因是它采用了近15%的更多高强度钢。
通用汽车风险投资公司是通用汽车公司为投资创新汽车技术而设立的子公司，该公司在8月份宣布，它正在向先进高强度钢的领先制造商NanoSteel公司投资一笔未公开的金额。
通用汽车风险投资公司总裁乔恩·劳克纳（Jon Lauckner）表示，NanoSteel的纳米结构合金是“一个潜在的颠覆者”。
到目前为止，碰撞测试显示安全性没有改变
但是在它们能够改变汽车行业之前，高强度钢和铝都必须解决人们对它们与传统钢部件一样安全的担忧。
美国交通运输部和美国环保署在2017-2025年燃油经济性标准的最终规则中写道，他们预计轻量化将在帮助汽车制造商达到54.5英里/加仑的目标方面发挥越来越重要的作用。
在联邦碰撞测试中，这些机构发现，先进的轻质材料（在这种情况下，是高强度钢和铝的混合物，以及少量镁和复合材料）的性能与基准车辆模型一样好。
环保署和交通部的轻量化研究表明，在不影响其安全性能的情况下，可以将基准车辆的质量降低约20%。
但与此同时，这些机构也承认，轻量化技术可能会引起人们的担忧，这可能需要额外的安全设备，例如更好的安全气囊或安全带。
克鲁皮策承认，轻型汽车在碰撞情况下可能会造成安全风险，但他说，钢铁行业已经能够设计出通过所有现有测试的解决方案。他说，用高强度钢制造的车辆在侧面碰撞和侧翻情况下甚至表现更好。
铝行业也做出了同样的断言。据美国铝业公司称，汽车铝可以保持甚至增加车辆前后端的碰撞吸能区的尺寸和强度，这些吸能区在碰撞冲击时吸收能量，而不会增加整体重量。该组织说，钢铁则不能。
随着对提高里程的要求，汽车材料行业的竞争意识也日益高涨。
克鲁皮策说：“我可以保证我们的竞争对手（铝、镁和塑料制造商）正在努力争取获得[目前由钢铁制成的]一些零件。而且，我们也在努力（如果不是更努力的话）改进我们已经拥有的零件。”
在汽车制造商和美国铝业公司的讨论中，洛瑞说，汽车公司正在决定是否完全绕过高强度钢而直接采用铝，因为铝可以提供更好的减重效果。他们正在问，“我们为什么不更快地实现这一目标呢？”他说。
但是，制造商表示，根据环保署和交通部对实现更高燃油经济性目标的技术的技术评估，在2017-2025年的时间框架内，通用材料替代（例如，汽车车身中从钢铁到铝的完全转换）由于成本和工程障碍而不可行。
碳纤维从赛道走向大众
大多数制造商表示，他们已经投资高强度钢以满足2012-2016年的燃油经济性标准，但可能需要进行调整以满足更积极的目标。大多数人估计，在2010年至2025年之间，车辆质量可以减少10%至15%。
其他先进材料，如塑料、镁和碳纤维，可能会在2025年以后更多地引起汽车制造商的关注，并且已经在该行业的部分领域得到采用。
今天，福特宣布正在与公司Weyerhaeuser合作，使用由可持续种植的树木的纤维素纤维制成的塑料复合材料汽车零件，而不是玻璃纤维或矿物增强材料。福特的研究发现，这种基于纤维素的塑料复合材料满足了其严格的耐用性要求，但重量比替代品轻10%。
碳纤维是一种超轻且耐用的材料，在赛道上并不陌生，在那里速度至关重要，而价格不是问题。但是，高昂的成本在很大程度上将碳纤维限制在消费市场的奢侈品领域。
宝马的概念电动汽车i3和i8的乘客舱完全由碳纤维增强塑料制成。据该公司称，这种复合材料的强度至少与钢铁一样，但重量减轻了约50%，并且比铝轻20%。
宝马在碳纤维方面进行了大量投资，希望降低成本。去年，宝马在华盛顿州的摩西湖开设了一家碳纤维生产厂，将在那里为i系列汽车生产该材料。i3预计将于2013年推出，i8将于2014年推出。
宝马首席执行官兼董事会主席诺伯特·赖特霍费尔（Norbert Reithofer）在宣布新生产设施时说：“碳纤维是21世纪汽车工业的关键结构材料，它将改变我们开发和制造汽车的方式。”
特斯拉跑车是一款售价10万美元的高性能全电动跑车，它采用碳纤维车身面板和铝制底盘，以提高效率。在新款特斯拉Model S全电动轿车上，这是一款价格更实惠的选择，价格约为5万美元，该公司在车身上使用了铝，但没有采用碳纤维。
特斯拉设计总监弗朗茨·冯·霍兹豪森（Franz von Holzhausen）在今年早些时候的一份声明中表示：“对于像跑车这样的限量版或小批量生产的汽车，碳纤维是减轻重量的绝佳材料。由于成本和制造时间，它不是大批量生产的解决方案。对于Model S，我们在车身面板和底盘上使用铝。铝与钢一样坚固，但重量更轻，并且具有相似的制造能力。更轻的重量直接转化为效率。”
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