วัสดุขั้นสูงมีความจำเป็นต่อการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงของรถยนต์ยุคใหม่ ในขณะเดียวกันก็รักษาความปลอดภัยและสมรรถนะไว้ด้วย เนื่องจากต้องใช้พลังงานน้อยกว่าในการเร่งวัตถุที่เบากว่าวัตถุที่หนักกว่า วัสดุน้ำหนักเบาจึงมีศักยภาพที่ดีในการเพิ่มประสิทธิภาพของยานพาหนะ การลดน้ำหนักรถลง 10% อาจส่งผลให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้ดีขึ้น 6%-8% การเปลี่ยนเหล็กหล่อและส่วนประกอบเหล็กแบบดั้งเดิมด้วยวัสดุน้ำหนักเบา เช่น เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง โลหะผสมแมกนีเซียม (Mg) โลหะผสมอลูมิเนียม (Al) คาร์บอนไฟเบอร์ และคอมโพสิตโพลีเมอร์ สามารถลดน้ำหนักของตัวถังและแชสซีของรถยนต์ได้โดยตรงถึง 50 เปอร์เซ็นต์จึงช่วยลดการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงของยานพาหนะ การใช้ส่วนประกอบน้ำหนักเบาและเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูงที่ใช้วัสดุขั้นสูงในกองเรือหนึ่งในสี่ของสหรัฐฯ สามารถประหยัดเชื้อเพลิงได้มากกว่า 5 พันล้านแกลลอนต่อปีภายในปี 2573
ด้วยการใช้วัสดุโครงสร้างน้ำหนักเบา รถยนต์จึงสามารถบรรทุกระบบควบคุมการปล่อยมลพิษขั้นสูง อุปกรณ์ความปลอดภัย และระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบบูรณาการเพิ่มเติมได้ โดยไม่ทำให้น้ำหนักโดยรวมของรถเพิ่มขึ้น แม้ว่ายานพาหนะใดๆ จะสามารถใช้วัสดุน้ำหนักเบาได้ แต่สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าไฮบริด รถยนต์ไฟฟ้าไฮบริดปลั๊กอิน และรถยนต์ไฟฟ้า การใช้วัสดุน้ำหนักเบาในยานพาหนะเหล่านี้สามารถชดเชยน้ำหนักของระบบไฟฟ้า เช่น แบตเตอรี่และมอเตอร์ไฟฟ้า ปรับปรุงประสิทธิภาพและเพิ่มช่วงการใช้ไฟฟ้าทั้งหมด การใช้วัสดุน้ำหนักเบาอาจส่งผลให้ต้องใช้แบตเตอรี่ที่มีขนาดเล็กลงและราคาถูกลง ขณะเดียวกันก็รักษารถยนต์ปลั๊กอินที่ใช้ไฟฟ้าทั้งหมดให้คงที่
การวิจัยและพัฒนาเป็นวัสดุน้ำหนักเบาถือเป็นสิ่งสำคัญในการลดต้นทุน เพิ่มความสามารถในการรีไซเคิล ช่วยให้สามารถบูรณาการเข้ากับยานพาหนะ และเพิ่มผลประโยชน์การประหยัดเชื้อเพลิงได้สูงสุด
สำนักงานเทคโนโลยียานพาหนะ (VTO) ทำงานเพื่อปรับปรุงวัสดุเหล่านี้ในสี่วิธี:
เพิ่มความเข้าใจในตัววัสดุผ่านการสร้างแบบจำลองและวิทยาศาสตร์วัสดุเชิงคำนวณ
การปรับปรุงคุณสมบัติ (เช่น ความแข็งแรง ความแข็ง และความเหนียว)
การปรับปรุงการผลิต (ต้นทุนวัสดุ อัตราการผลิต หรือผลผลิต)
การพัฒนาโลหะผสมของวัสดุขั้นสูง
ในระยะสั้น การเปลี่ยนส่วนประกอบเหล็กหนักด้วยวัสดุ เช่น เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง อลูมิเนียม หรือคอมโพสิตโพลีเมอร์เสริมใยแก้ว สามารถลดน้ำหนักของส่วนประกอบได้ 10-60 เปอร์เซ็นต์ นักวิทยาศาสตร์เข้าใจคุณสมบัติของวัสดุเหล่านี้และกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องอยู่แล้ว นักวิจัยกำลังทำงานเพื่อลดต้นทุนและปรับปรุงกระบวนการในการต่อ การสร้างแบบจำลอง และการรีไซเคิลวัสดุเหล่านี้
