सुरक्षा और प्रदर्शन को बनाए रखते हुए आधुनिक ऑटोमोबाइल की ईंधन अर्थव्यवस्था को बढ़ावा देने के लिए उन्नत सामग्रियां आवश्यक हैं। क्योंकि किसी भारी वस्तु की तुलना में हल्की वस्तु को गति देने में कम ऊर्जा लगती है, हल्के पदार्थ वाहन की दक्षता बढ़ाने के लिए काफी संभावनाएं प्रदान करते हैं। वाहन के वजन में 10% की कमी के परिणामस्वरूप 6% -8% ईंधन अर्थव्यवस्था में सुधार हो सकता है। कच्चा लोहा और पारंपरिक स्टील घटकों को उच्च शक्ति वाले स्टील, मैग्नीशियम (एमजी) मिश्र धातु, एल्यूमीनियम (अल) मिश्र धातु, कार्बन फाइबर और पॉलिमर कंपोजिट जैसे हल्के पदार्थों से बदलने से वाहन के शरीर और चेसिस का वजन सीधे 50 तक कम हो सकता है। प्रतिशत और इसलिए वाहन की ईंधन खपत कम करें। अमेरिकी बेड़े के एक चौथाई हिस्से में उन्नत सामग्रियों द्वारा सक्षम हल्के घटकों और उच्च दक्षता वाले इंजनों का उपयोग करने से 2030 तक सालाना 5 बिलियन गैलन से अधिक ईंधन बचाया जा सकता है।
हल्के संरचनात्मक सामग्रियों का उपयोग करके, कारें वाहन के समग्र वजन को बढ़ाए बिना अतिरिक्त उन्नत उत्सर्जन नियंत्रण प्रणाली, सुरक्षा उपकरण और एकीकृत इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम ले जा सकती हैं। जबकि कोई भी वाहन हल्के पदार्थों का उपयोग कर सकता है, वे हाइब्रिड इलेक्ट्रिक, प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक और इलेक्ट्रिक वाहनों के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। इन वाहनों में हल्की सामग्री का उपयोग करने से बैटरी और इलेक्ट्रिक मोटर जैसी बिजली प्रणालियों का वजन कम हो सकता है, दक्षता में सुधार हो सकता है और उनकी पूरी-इलेक्ट्रिक रेंज बढ़ सकती है। वैकल्पिक रूप से, हल्के पदार्थों के उपयोग के परिणामस्वरूप प्लग-इन वाहनों की ऑल-इलेक्ट्रिक रेंज को स्थिर रखते हुए छोटी और कम लागत वाली बैटरी की आवश्यकता हो सकती है।
हल्के पदार्थों में अनुसंधान और विकास उनकी लागत को कम करने, उनकी पुनर्नवीनीकरण करने की क्षमता बढ़ाने, वाहनों में उनके एकीकरण को सक्षम करने और उनके ईंधन अर्थव्यवस्था लाभों को अधिकतम करने के लिए आवश्यक है।
वाहन प्रौद्योगिकी कार्यालय (वीटीओ) इन सामग्रियों को चार तरीकों से बेहतर बनाने के लिए काम करता है:
मॉडलिंग और कम्प्यूटेशनल सामग्री विज्ञान के माध्यम से स्वयं सामग्रियों की समझ बढ़ाना
उनके गुणों में सुधार (जैसे ताकत, कठोरता और लचीलापन)
उनके विनिर्माण में सुधार (सामग्री लागत, उत्पादन दर, या उपज)
उन्नत सामग्रियों की मिश्र धातु का विकास करना
अल्पावधि में, भारी इस्पात घटकों को उच्च शक्ति वाले स्टील, एल्यूमीनियम, या ग्लास फाइबर-प्रबलित पॉलिमर कंपोजिट जैसी सामग्रियों से बदलने से घटक का वजन 10-60 प्रतिशत तक कम हो सकता है। वैज्ञानिक पहले से ही इन सामग्रियों के गुणों और संबंधित विनिर्माण प्रक्रियाओं को समझते हैं। शोधकर्ता उनकी लागत कम करने और इन सामग्रियों को जोड़ने, मॉडलिंग करने और पुनर्चक्रण करने की प्रक्रियाओं में सुधार करने के लिए काम कर रहे हैं।
