当前，汽车的轻量化主要是从材料、结构和工艺三个方面来进行的，这三个方面的研究是相互的，相互作用的。相对于结构、技术上的减轻，材料减轻所产生的影响更加直接。但想要在轻质和高强度之间取得突破，却不是一件容易的事情。
“春天不减，夏天空愁”，近日，有些人又在为自己的“减肥大计”而忙碌起来。很多女人都喜欢减肥，这是一项“事业”。但是你可能并不了解，与那些追求美丽的女人们一样，轿车“瘦身”的步伐也从来没有停止过。采用新的轻质材料，在保证车辆强度、安全性的同时，尽量减轻车辆的整体重量，以改善车辆的动力性、降低燃油消耗、降低排放，已成为全球车辆发展的趋势。
轻质材料的质量，性能，成本的平衡
21世纪，安全、低碳、环保将是世界汽车业发展的主要方向，而国家“双碳”战略的实施，更是加快了汽车业低碳发展的步伐。
“车辆整体重量的减轻，可以有效地降低能源消耗，所以在国内，车辆的轻量化也得到了越来越多的关注和发展。”孟宪明教授是中国汽车技术研究院轻量化方向的主要专家。尤其是，新能源汽车在我国的发展中占有重要地位。采用“三电”技术的新能源汽车，以及大量的智能装备，比传统汽车更加迫切，也更加实际。另外，“里程焦虑”、“降本诉求”等因素对新能源汽车的轻量化需求也越来越强烈。
当前，汽车的轻量化主要是从材料、结构和工艺三个方面来进行的，这三个方面的研究是相互的，相互作用的。孟宪明说道：“相对于轻量化和制造技术而言，轻量化的好处是可以直接看到的，而且可以让制造技术和制造技术得到长足的进步。
但想要在轻质和高强度之间取得突破，却不是一件容易的事情。在“严要求”的条件下，能够晋级到“决赛圈”的车辆轻质材料，按照其所用材料的种类，可以划分为两种：一种是金属轻质，另一种是非金属轻质。
其中，超高强钢材料可以在保证零部件及整车结构强度的前提下，降低零部件厚度，从而达到汽车轻量化的目的，它被广泛地应用在车身主承力件，比如 A/B/C立柱、纵梁以及门槛等关键承力部位。孟宪明说道：“不过，为了拓展超高强度钢的使用范围，我们还需要对它的回弹控制、氢致延迟断裂等问题进行深入研究，从而改善它的使用范围和使用范围。
铝合金、镁合金是汽车用轻合金的重要组成部分。由于其强度高，易于成型加工，同时还具备优良的抗腐蚀性能和可循环利用性，因此，它是一种在汽车制造业中，性价比最高的轻量化材料，在发动机制造、轮毂、副车架以及次承力结构件中得到了广泛的应用。但缺点就是成形时的废品率很高，而且铝合金的成本也很高。镁合金是第二大汽车轻合金，与铝合金相比，密度更小，轻量化性能更好，目前已被广泛用于汽车轮毂、仪表板等部件，但其在汽车上的大规模应用还面临着耐腐蚀、耐候的难题。
轻质的非金属材料是以高性能塑料、复合材料为主体的，它们在汽车内部的装饰物、包覆物等方面的应用也比较广泛。
高性能塑料主要包括 PP、PA6、PA66、 PU等工程塑料和共混塑料，它们在中控台、仪表盘、门护板等内饰部位中被大量使用，因为这类材料的质量占据了比较小的比例，所以这类材料的轻量化空间相对较小，更多的是利用改性设计来提升其触感、 VOC、抗菌等功能特性。
当前，汽车用复合材料的主要成分是玻璃纤维和碳纤维复合材料，它们可以在与行人保护有关的车身覆盖件和尾门等部位取代原来的钢质覆盖件。
发展中的机遇和挑战
同时，国家还制定了多项有关政策，以促进汽车轻量化材料的发展。
在《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》中，国家发改委提出，要加大新材料领域的研究力度，推动 SiC功率器件、轻质材料和廉价稀土永磁材料的研究与开发，推动新能源汽车的发展。2021年6月，《汽车产品生产者责任延伸试点实施方案》中明确指出，要加大环保产品的研发力度，提高节能减排和新能源汽车的生产比重，并推动整车和零部件的轻量化技术的研发和应用。
除中央层面的政策之外，其他各省、直辖市也纷纷制定了相应的政策，鼓励发展汽车轻量化材料。
其中，山西省工信部于2022年公布的《山西省有色金属企业改造提升2022年行动计划》、黑龙江省人民政府于2021年公布的《黑龙江省中长期科学和技术发展规划(2021—2035年)》、江苏省工信部公布的《江苏省“十三五”汽车产业发展规划》、天津市工信部公布的《天津市制造业高质量发展“十四五”规划》等，都明确指出要加速发展轻质材料，因此，本项目拟开展以下三个方面的研究。
尤其是在新能源领域，我们已经与欧、美等发达国家并驾齐驱。
“但我们国家的汽车轻量化材料，与世界上最先进的技术相比，还差得远。”孟宪明说，现在，美国，欧盟和日本掌握着制造高端轻质材料的技术。例如，目前国内只有中复神鹰和江苏恒神能够生产出高质量的碳纤维，但是同日本东丽和帝人和美国赫氏等国外公司相比，其性能还存在着很大的差距。
目前，国内轻质材料的应用和评估系统还不健全。轻量化是一个多学科、多技术的交叉领域，如果要建立起一套完善的标准和评价体系，可以用来指导轻量化的进程，这是一项极具挑战性的工作，到现在为止，在世界上还没有一套成熟的体系，与汽车工业发达国家相比，我国在该体系的建设上还存在一定的滞后。
另外，轻量化的产业链还存在着一些不够成熟的地方。目前，我国轻质新材料的研发、生产、加工等方面存在着较大的困难，制约了轻质新材料的发展。另外，由于工业生产周期较长，人才和设备的缺乏，使轻质新材料的推广受到了很大的限制。
结构与工艺创新共同推动工业化应用
随着“双碳”目标的提出，我国新能源与智能网联汽车的发展迎来了新的契机，我国汽车行业的产品竞争也将进入到一个新的发展阶段，在此基础上，实现了材料、结构、工艺与性能的协调发展。
孟宪明说道：“只有新材料的研发，新结构的设计，新工艺的实现，以及性能的评估和表征，我们才能把最适合的材料用在最适合的地方，用最适合的工艺，实现最适合的结构设计，从而推动汽车轻量化材料的工业化应用。”
同时，加速生产和制造装备的国产化，提高产品质量的稳定性，对推动我国汽车轻量化材料产业的快速发展具有重要意义。孟宪明表示，中国汽车技术研究院在汽车轻量化方面，已在整体压铸、整体冲压、复合式 RTM、多元复合式车体等方面进行了大量的研发和创新工作，取得了一系列的成功，将继续推动国内汽车业的轻量化技术的发展。
另外，数字化时代的来临，对于汽车轻质材料的研发，数据库构建和数据共享的生态化意义重大。孟宪明说：“在新材料的研发、结构设计、制造工艺的开发、生产过程的控制等方面，数据库是汽车工业发展的基础，因此，构建一个基于多材料混合车身的数据库体系，可以有效地提高我们的产品品质，促进汽车工业的发展。”
