Material canggih sangat penting untuk meningkatkan penghematan bahan bakar mobil modern sekaligus menjaga keselamatan dan kinerja. Karena dibutuhkan lebih sedikit energi untuk mempercepat objek yang lebih ringan dibandingkan objek yang lebih berat, material yang ringan menawarkan potensi besar untuk meningkatkan efisiensi kendaraan. Pengurangan bobot kendaraan sebesar 10% dapat menghasilkan peningkatan penghematan bahan bakar sebesar 6%-8%. Mengganti komponen besi tuang dan baja tradisional dengan material ringan seperti baja berkekuatan tinggi, paduan magnesium (Mg), paduan aluminium (Al), serat karbon, dan komposit polimer dapat secara langsung mengurangi bobot bodi dan sasis kendaraan hingga 50 persen dan karenanya mengurangi konsumsi bahan bakar kendaraan. Penggunaan komponen ringan dan mesin berefisiensi tinggi yang didukung oleh material canggih pada seperempat armada AS dapat menghemat lebih dari 5 miliar galon bahan bakar setiap tahunnya pada tahun 2030.
Dengan menggunakan material struktur yang ringan, mobil dapat membawa tambahan sistem pengendalian emisi canggih, perangkat keselamatan, dan sistem elektronik terintegrasi tanpa menambah bobot keseluruhan kendaraan. Meskipun kendaraan apa pun dapat menggunakan bahan ringan, bahan tersebut sangat penting terutama untuk kendaraan listrik hibrida, listrik hibrida plug-in, dan kendaraan listrik. Penggunaan bahan ringan pada kendaraan ini dapat mengimbangi bobot sistem tenaga seperti baterai dan motor listrik, sehingga meningkatkan efisiensi dan meningkatkan jangkauan serba listrik. Alternatifnya, penggunaan material yang ringan dapat mengakibatkan kebutuhan baterai yang lebih kecil dan berbiaya lebih rendah sekaligus menjaga jangkauan kendaraan listrik tetap konstan.
Penelitian dan pengembangan bahan ringan sangat penting untuk menurunkan biaya, meningkatkan kemampuan untuk didaur ulang, memungkinkan integrasi ke dalam kendaraan, dan memaksimalkan manfaat penghematan bahan bakar.
Vehicle Technologies Office (VTO) berupaya meningkatkan material ini dalam empat cara:
Meningkatkan pemahaman terhadap materi itu sendiri melalui pemodelan dan komputasi ilmu material
Meningkatkan sifat-sifatnya (seperti kekuatan, kekakuan, dan keuletan)
Meningkatkan produksi mereka (biaya bahan, tingkat produksi, atau hasil)
Mengembangkan paduan material canggih
Dalam jangka pendek, mengganti komponen baja berat dengan material seperti baja berkekuatan tinggi, aluminium, atau komposit polimer yang diperkuat serat kaca dapat menurunkan berat komponen sebesar 10-60 persen. Para ilmuwan telah memahami sifat-sifat bahan-bahan ini dan proses pembuatannya. Para peneliti berupaya menurunkan biaya dan meningkatkan proses penggabungan, pemodelan, dan daur ulang bahan-bahan ini.
