所谓的轻量化并不是为了减少车重而“不择手段”，它的意义是在保障乘员安全、不改变车身刚度、强度的前提下，尽可能减少车重，而我们常见的合金材料的使用就是很好的例子。
其中铝合金是现阶段应用最广、最为常见的汽车轻量化材料，曾有研究表明铝合金在整车中最多可以使用540kg，这样的情况下汽车将减重40%，奥迪、丰田等的全铝车身就是很好的例子。
铝合金是仅次于钢材的汽车用金属材料，以加工形式分为压铸、挤压和压延三种形态，其中压铸件在汽车领域的用量占比最高，达到80%左右，挤压件和压延件在汽车上的应用占比各约10%左右。
如奥迪:1982年，奥迪就开始“高度铝制轿车”项目，开始研发铝制车身。该项目当时由奥迪轻量化设计中心主任Heinrich Timm主导，并得到了当时大众集团主席皮耶希的支持。
两年之后，1985年汉诺威交易会上，奥迪首次展示了铝制外壳车身的奥迪100，两名女子不需要任何帮助就可以轻松举起整个车身。
随后在1987年，奥迪将全铝车身技术应用到奥迪V8车型上，1988年奥迪对该车型进行了量产，奥迪V8也就成为了奥迪首款应用全铝车身技术的量产车型。
第一代奥迪A8的推出也意味着奥迪ASF全铝车身技术逐渐成熟。目前，奥迪A8和奥迪R8代表着最纯粹的ASF车身技术，这两款车铝合金材料占比都在58%以上。奥迪TT、奥迪A7
和A4等车型则紧随其后，未来随着成本降低，该技术将逐渐覆盖奥迪大部分车型。
在汽车中，目前也出现了一些新型铝合金材料，如泡沫铝合金、快速凝固铝合金、铝基复合材料等。这些铝合金材料主要使用是在车身和底盘系统中。一台铝合金车身的皮卡车型，可以实现40%左右的减重。
泡沫铝在汽车制造中的应用多为泡沫铝夹层结构。泡沫铝夹层结构包括泡沫铝异型件、泡沫铝夹层板和泡沫铝充填结构等。泡沫铝夹层结构的芯层为泡沫铝,内外包覆层为铝板或其他金属薄板。对于泡沫铝夹层结构设计的优化涉及两个主要因素:包覆层的厚度和泡沫铝芯材的合适密度。
泡沫铝材被认为是一种大有前途的未来汽车与其他交通运输工具的良好材料。泡沫铝材在汽车制造中的应用多为三明治式的三夹板，即：其芯层为泡沫铝或泡沫铝合金，上下层为铝板或其他金属薄板。据测算，汽车车身构件约有20％可用泡沫铝材制造，一辆中型轿车如采用泡沫铝材制造某些零件可减重27．2kg左右，既可节约能源又可减轻对环境的污染。采用泡沫铝材结构，可大大简化结构系统，零部件数至少可减少1／3。
德国科学家系统研究了泡沫零件的生产，他们用铝粉和钛氢化物粉末相混合，再将混合物填放到钢皮制作的模型中，该模型与汽车部件大小一致，然后把这充满混合物的模型加热到铝的熔点，这时氢气会从钛氢化物中逸出，从而使熔化的铝产生泡沫。当此钢皮模型完全冷却之后，便形成固体泡沫铝。具有整块结构、重量均匀的泡沫铝在强度上比铝更高。钢皮模型也增强了部件的强度，600～700℃的熔点温度能使泡沫铝和钢皮模型实现可靠粘接。
德国卡曼汽车公司用三明治式复合泡沫铝材制造的吉雅轻便轿车(Ghiaroadster)的顶盖板的刚度，比原来的钢构件大7倍左右，而其质量却比钢件轻25％。此外，还有更高的吸收冲击能与声能的效果。用三明治式泡沫铝材制造的某些汽车零件的质量，只有原钢件质量的1／2，而其刚度却为钢件的10倍，保温绝热性能比铝高95％。对频率大于800Hz的噪声有很强的消声能力。泡沫铝材还是一种热稳定的不可燃的材料，也是一种抗破坏的耐用材料。并可以完全回收与再收利用。
一旦泡沫铝材得到国内汽车制造业的认可，它将为大宗的汽车材料，为我国泡沫铝材市场的开拓和汽车工业的发展创造更加有利的条件
镁合金也是一种强度较大的合金材料，现阶段我们可以在汽车轮毂、离合器等部件上看到它的身影，尽管它比铝合金更轻，但在汽车上的用量却很少，从目前来看世界一流的汽车上镁合金用量也仅为10kg，而自主品牌汽车镁合金用量则更少，仅为3kg左右。想要大规模的使用镁合金，我们还需在技术和成本上有所突破。
德国大众
汽车公司是最早在汽车上大规模应用镁合金的汽车公司，早在20世纪30年代，大众汽车就开始使用镁合金，特别是90年代以来，德国在镁合金领域一直处于世界领先地位;奔驰汽车公司最早将镁合金压力铸造件应用于汽车座支架，奥迪汽车公司第一个推出镁合金压力铸造仪表板。近年来，帕萨特、奥迪A4和奥迪A6等汽车的齿轮箱壳体使用AZ91D镁合金，与铝合金部件相比减重25%。
近年来，铝合金的研发和应用逐渐增多，但钢铁材料仍然占主导地位。其中，高强度钢成为了颇具竞争力的汽车轻量化材料。
特斯拉 Model 3
在材料上选用钢铝结合，放弃了Model S全铝车身的设计理念，回归到了钢铝混合车身设计。考虑后碰性能对材料要求相对略低，后部采用铝材降低车身重量，同等结构下采用铝材比钢材减重65.60%，减重效果明显；车门系统除后行李箱盖总成外均采用铝材，而后行李箱盖鸭尾造型不满足铝板冲压要求是其放弃铝材的主要因素；车身铝合金占比下降至21.18%，对比同类车型铝占比处于中高水平；降低铝材比重的同时，PHS和UHSS钢板占比有了较大提升，可达到车身重量的15.23%，同类车型中对比处于中等水平；前端框架采用纤维增强塑料，占比约为0.29%。总的来说Model 3车身的材料应用比例既能起到轻量化的作用又能控制成本，较为合理。
高强度钢是指冷轧340MPa、热轧490MPa以上的钢。钢的强度越高，减重效果越好。相对于传统的340MPa的材料，600MPa级的钢种在理论上的减重潜能大约为20%，800MPa的材料减重潜能会提高至30%以上。目前高强钢主要应用在汽车安全件、底盘及车身等方面。
如一汽大众
，
在迈腾车身结构中，74%采用了高强度和超高强度钢板，其中屈服强度大于1000MPa的轻质热成型钢板占整个车身的16%，其拉伸强度超过了航空级别的钛合金，分布于前地板、车门加强梁以及A柱、B柱等重要部位，在发生撞击时可有效减少座舱形变。
当然除了合金以外，近些年汽车上也出现了一些新型轻量化材料，碳纤维就是其中之一。碳纤维是由化纤和石油经特殊工艺制成的纤维，除了和一般碳素材料一样具备耐高温、耐摩擦、导电、导热等特性外，它强度更高，质量轻，更耐腐蚀。它的密度不到钢的1／4，但抗拉强度却是钢的7～9 倍，抗拉弹性也高于钢，在2000℃以上的高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。而且它外形柔软，可加工成各种织物。从使用的角度看，碳纤维不存在腐蚀生锈的问题，比普通金属耐用。在极端气候条件下，碳纤维的性质几乎不发生变化。使用碳纤维制造车身，可以省去高成本、繁琐的涂装工艺。难怪有人说，碳纤维几乎是目前可知的最能让汽车减重的完美材料。有研究表明，如果用强度可靠的它替代钢材，那么车身、底盘的质量将下降40%-60%，轻量化效果可见一斑。
如：宝马i3碳纤维座舱减重50%；
通用
超轻概念车采用碳纤维车身和底盘减重68%；斯巴鲁WRX STItS采用CFRP车顶，相比钢板减重80%
改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工改性，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。目前改性塑料主要应用在外装饰件、内装饰件、功能件与结构件。许多汽车零部件如车板门、遮阳板、仪表盘、方向盘、大前灯、发动机盖板等，均采用改性塑料注塑成形。数据显示，2019年我国规模以上工业企业改性塑料产量达1955万吨，中商产业研究院预测2021年我国规模以上工业企业改性塑料将达2193万吨，2022年产量达2321万吨。
近些年，随着可持续发展概念深入人心，汽车设计师们纷纷开始放弃钢材、石化材料，转而将目光投向了可再生的植物。植物的质量比起钢材，显然要更轻，目前他们除了充当内饰提升质感外，也有了一些更重要的作用。
去年日本的研发人员用木浆制成了一种新型材料，它属于纤维素纳米纤维，与碳纤维性质相当，
构成纤维素纤维的纤维素纤丝是30～40个纤维素分子呈束状伸展链状结构，宽度约4nm 、超微细、结晶度70% 以上，是人工不能制造的纳米级纤维。通常将该纤丝以及几个至数十个成束状的纤丝构成的微细纤维称为CNF。
TEMPO氧化CNF、羧甲基化(CM化)CNF以及干燥的CNF粉末的扫描电镜图像。
2)提取自可再生植物资源，可生物降解
自然界中、中的天然纤维都可以成为CNF的来源，但目前使用最多，技术最成熟的原料是木材。
将纤维素纳米纤维膜制作的电脑芯片放入木堆，3周后，它在菌类的作用下分解(图片来源：Jung-Hun Seo，美国威斯康星大学麦迪逊分校)
3)重量只有钢的1/5,强度却是其5倍以上：
表1 CNF与常见的材料的性能对比
对比发现，CNF的强度和比模量远远高于铝和不锈钢，但比重只有钢的五分之一。与碳纤维和碳纳米管相比，刚度接近于碳纤维，但尺寸接近于碳纳米管，更像是一种介于二者之间的材料，而成本却要低出很多。
4)结晶度高，耐热，具有极地的热膨胀系数(2.7ppm/k)，可与石英玻璃相媲美。
CNF材料的应用
2015年8月，在日本第四届塑料展会上，大赛璐塑料(Daicel Polymer)展示了一种100%来源于植物资源的复合材料，这种材料由生物质聚酰PA1010和纤维素纤维混合而成，拉伸强度高于100MPa，弯曲模量高于5GPa，简支梁冲击强度大约为44kJ/m2, 而另外一种用30%纤维素纤维增强的PP复合材料，拉伸强度高达120MPa，弯曲模量5.5GPa，简支梁冲击强度达到50kJ/m2。所用的纤维是Daicel开发的高强度，高长径比纤维素纤维。这两种复合材料可以完全取代汽车结构件中的玻璃纤维增强材料，使汽车更加轻量化。
2016年12月8日至10日，在东京大视野的EcoPro举行了一场关于纤维素纳米纤维技术的贸易展览。在纳米纤维素论坛上展出了基于CNF的汽车零部件、骨假体材料、圆珠笔等。京都大学展示了一个由CNF添加聚酰胺(PA，占比5%)并发泡3倍制成的发动机盖。盖子的质量低到约600克，而由玻璃纤维增强的PA(质量百分比:30%)的传统发动机罩的质量大约是900克。换句话说，CNF的使用减少了大约30%的发动机盖重量。
公司计划于2024年将该项新制造技术投入应用，量产CNF复合材料产品并推销给各大车企，旨在推动该材料在汽车内饰、电子元器件及汽车外板上的应用。若能成功取代玻璃纤维复合材料，该产品的市值将达到4000亿日元(约合35亿美元)。未来，古河电工可能会进一步推动该材料的应用，用来替代铁、铝，涉足车身零部件领域。在实现汽车轻量化的同时，提升其经济性及环保性。
还有研究表明，添加CNF能增加橡胶的耐久性，显著降低轮胎的滚动阻力。美国博拉炭黑公司日前与生物科技企业美国过程公司(API)签订合作开发协议，进一步研究将炭黑与纳米纤维素相并用，以提高轮胎性能及可持续性的技术和商业潜力。博拉炭黑在2017年3月2日的声明中称，初步评估表明，两家公司的产品即“Birla Carbon”牌炭黑和“BioPlus”牌纳米纤维素的协同作用可显著降低轮胎的滚动阻力。此举是博拉炭黑着力提升低滚动阻力胎面材料技术的可持续发展战略的一部分。
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2021年12月6日 15:30
