1   汽車為什么要減重？

在了解源自軍事領(lǐng)域的輕量化材料之前，我們先要知道輕量化的好處。如今的汽車尺寸越做越大，同時各種配置也越發(fā)豐富，這些都會增加汽車的整備質(zhì)量，重量增加了自然會影響到動力、操控以及制動性能，同時油耗表現(xiàn)也會非?！案腥恕?。

反之，在動力等客觀性能不變的情況下降低車重，就可以得到更好的加速、制動以及油耗表現(xiàn)，同時操控能力也會更為出色。可以說，輕量化實際上也是一種提升車輛性能的改裝途徑，畢竟“江湖”也流傳著“一輕治百病”的原則。

此外，輕量化對提高車輛的安全性也至關(guān)重要。在遇到碰撞事故時，整備質(zhì)量越輕就意味著動能越小，撞擊所產(chǎn)生的能量也相對更低。因此在同等強度下，更輕的車身理論上損傷程度也會降低，同時也能減少對其它車輛產(chǎn)生的傷害。

2   汽車減重等于簡配嗎？

首先需要明確的是，面對激烈的市場競爭和安全、環(huán)保法規(guī)要求，要實現(xiàn)汽車減重并非易事。工程師不能為了偷輕就減少結(jié)構(gòu)用料，因為這樣會導(dǎo)致車輛強度降低；工程師也不能去掉功能配置組件，因為那樣汽車就失去了競爭優(yōu)勢；當(dāng)然工程師也不能把車造的太小，因為“加長”才能迎合主流市場需求。

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那么問題來了，在這些條條框框的制約下如何實現(xiàn)輕量化呢？我們需要從優(yōu)化結(jié)構(gòu)和輕量化材料兩個方向入手解決。

通過優(yōu)化車身結(jié)構(gòu)，可以在保證強度的前提下提高材料的利用率，減少不必要的材料堆砌。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，工程師可以通過模擬軟件“輕松”獲取這些數(shù)據(jù)，從而設(shè)計出最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。

通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)減重畢竟效果有限，因此工程師還絞盡腦汁去尋找更多新型材料來幫助減重，這就是我們常說的輕量化材料。從早期的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，到后來出現(xiàn)的鋼材，再到今天逐漸普及的復(fù)合材料等等，制造汽車的材料都在朝著更輕更堅固的方向發(fā)展。不過在這一切的背后，少不了軍事裝備發(fā)展的貢獻。

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只為飛的更高更快

輕量化材料與軍用飛機的不解之緣

與不計成本的軍用飛機研發(fā)不同，汽車是一種盈利商品，因此不可能無限度的采用昂貴的材料打造。所以當(dāng)一種合適的材料大規(guī)模量產(chǎn)之前，就需要軍用技術(shù)來“試水”。與汽車的輕量化趨勢一樣，軍用飛機對于整備質(zhì)量也十分敏感。

在20世紀(jì)30年代，金屬結(jié)構(gòu)的軍用飛機開始逐漸成為主流，而同時期的汽車還以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主。與木質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，金屬結(jié)構(gòu)擁有更出色的剛性和加工性能，可以幫助飛機承受更大的壓力。

20世紀(jì)50年代之后，軍用飛機開始跨入超音速時代。在超音速飛行狀態(tài)下，由于氣動摩擦等原因會導(dǎo)致機體溫度升高，傳統(tǒng)鋼材會因此產(chǎn)生強度降低和形變，因此鋼材結(jié)構(gòu)已經(jīng)無法滿足當(dāng)時飛機性能要求。在這樣的背景下，強度更高且重量更輕的合金材料開始得到應(yīng)用，例如合成金屬以及復(fù)合材料等等。

隨著合金材料和新工藝的成熟，汽車廠商也開始嘗試原本僅應(yīng)用在航空領(lǐng)域的合金材質(zhì)。例如鋁合金就是一種成功引入民用汽車制造的新材料，“全鋁車身”作為一種宣傳手段，開始被公眾所熟知。

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新材料和新工藝實際上是相輔相成的關(guān)系，隨著彼此的發(fā)展而不斷進步改進。不可否認，包括鋁合金在內(nèi)的許多新型材料逐漸商用化，民用汽車在輕量化的道路上越走越順。當(dāng)然，技術(shù)的進步肯定不會到此為止。

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汽車材料的未來可能是“塑料”

與傳統(tǒng)的鋼材料相比，鋁合金擁有更低的密度，因此重量較低。但是由于其強度相對較低，因此不可能完全取代傳統(tǒng)鋼材，其目前在量產(chǎn)車型上僅應(yīng)用于結(jié)構(gòu)部件，而主要受力的關(guān)鍵區(qū)域則依舊采用高強度鋼材。此外，由于鋁合金的成本很高，且加工難度較大，因此依舊不能成為汽車主流制造材料。

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汽車材料的未來 很可能是“塑料”

無論是傳統(tǒng)鋼材還是合成金屬，在軍事和汽車領(lǐng)域都已經(jīng)有了廣泛應(yīng)用。但是問題又來了，這些金屬的重量依舊不夠輕盈，并且制造成本也算不上低廉。從目前的技術(shù)方向看，非金屬復(fù)合材料似乎才是最佳選擇。

當(dāng)然，我們常見的塑料制品強度顯然不適用于工業(yè)產(chǎn)品，而非金屬復(fù)合材料的種類實在太多，由于篇（zhi）幅（shi）有限，在此就不過多展開了。與合成金屬一樣，非金屬復(fù)合材料的“助推劑”同樣是軍用飛機研發(fā)領(lǐng)域，從20世紀(jì)70年代開始，非金屬復(fù)合材料開始在軍用飛機上大規(guī)模使用，并逐漸發(fā)展成熟。

我們比較熟悉的碳纖維也屬于非金屬復(fù)合材料，其擁有質(zhì)量輕、強度高并且耐高溫等特點，因此擁有十分廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。

在許多賽車和高性能車上也能見到碳纖維的應(yīng)用，不過由于現(xiàn)階段碳纖維的造價比較高，并且塑性加工性能沒有金屬那么靈活，因此在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍還比較有限。

不過隨著復(fù)合材料的研發(fā)，包括碳纖維在內(nèi)的非金屬復(fù)合材料的大規(guī)模商業(yè)量產(chǎn)只是時間問題。在2018年3月舉辦的復(fù)合材料行業(yè)專業(yè)展覽會上，我們就看到了許多創(chuàng)新成果。相信有一天，當(dāng)非金屬復(fù)合材料在各方面性能達到或超越傳統(tǒng)金屬材料時，我們的汽車產(chǎn)品會真的變成一款不折不扣的“塑料”制品。

全文總結(jié)各種公開數(shù)據(jù)顯示，非金屬復(fù)合材料在整車制造領(lǐng)域的占比正在逐年增加，反之傳統(tǒng)鋼材的利用正在逐漸減少。此外，隨著新能源車型的普及，安置沉重的電池組也需要車體結(jié)構(gòu)本身擁有更好的輕量化性能。因此在各方面的“壓力”下，我相信汽車輕量化的道路會越走越遠，并催生出更多質(zhì)量輕盈、低成本且高強度的新型材料。