Pokročilé materiály jsou nezbytné pro zvýšení spotřeby paliva moderních automobilů při zachování bezpečnosti a výkonu. Vzhledem k tomu, že k urychlení lehčího předmětu je potřeba méně energie než těžšího, nabízejí lehké materiály velký potenciál pro zvýšení účinnosti vozidla. Snížení hmotnosti vozidla o 10 % může vést ke snížení spotřeby paliva o 6 % až 8 %. Výměna litinových a tradičních ocelových součástí za lehké materiály, jako je vysokopevnostní ocel, slitiny hořčíku (Mg), slitiny hliníku (Al), uhlíková vlákna a polymerní kompozity, může přímo snížit hmotnost karoserie a podvozku vozidla až o 50 procent, a tím snížit spotřebu paliva vozidla. Použití lehkých komponentů a vysoce účinných motorů, které umožňují pokročilé materiály, v jedné čtvrtině americké flotily by mohlo do roku 2030 ušetřit více než 5 miliard galonů paliva ročně.
Použitím lehkých konstrukčních materiálů mohou vozy nést další pokročilé systémy řízení emisí, bezpečnostní zařízení a integrované elektronické systémy, aniž by se zvýšila celková hmotnost vozidla. I když jakékoli vozidlo může používat lehké materiály, jsou zvláště důležité pro hybridní elektrická, plug-in hybridní elektrická a elektrická vozidla. Použití lehkých materiálů v těchto vozidlech může kompenzovat hmotnost energetických systémů, jako jsou baterie a elektromotory, zlepšit účinnost a zvýšit jejich čistě elektrický dojezd. Alternativně by použití lehkých materiálů mohlo vést k potřebě menší a levnější baterie při zachování konstantního elektrického dojezdu plug-in vozidel.
Výzkum a vývoj lehkých materiálů je nezbytný pro snížení jejich nákladů, zvýšení jejich recyklovatelnosti, umožnění jejich integrace do vozidel a maximalizaci jejich přínosů pro úsporu paliva.
Úřad pro technologie vozidel (VTO) pracuje na zlepšení těchto materiálů čtyřmi způsoby:
Zvyšování porozumění samotným materiálům prostřednictvím modelování a výpočetní vědy o materiálech
Zlepšení jejich vlastností (jako je pevnost, tuhost a tažnost)
Zlepšení jejich výroby (náklady na materiál, rychlost výroby nebo výnos)
Vývoj slitin pokročilých materiálů
Krátkodobě může nahrazení těžkých ocelových součástí materiály, jako je vysokopevnostní ocel, hliník nebo polymerní kompozity vyztužené skleněnými vlákny, snížit hmotnost součásti o 10–60 procent. Vědci již chápou vlastnosti těchto materiálů a související výrobní procesy. Výzkumníci pracují na snížení jejich nákladů a zlepšení procesů spojování, modelování a recyklace těchto materiálů.
