Un equipo de Stanford está explorando cómo nuevas cápsulas ultraprecisas podrían mejorar los reactores de fusión y otros sistemas de energía.

Fuente: Stanford

Cuando el químico Joseph DeSimone abrió su laboratorio en la Escuela de Ingeniería de Stanford en 2020, trabajaba con sistemas de impresión 3D capaces de imprimir detalles más finos que el grosor de un cabello humano. Sin embargo, estos sistemas no eran lo suficientemente precisos para los enfoques revolucionarios que DeSimone imaginó.

Desde entonces, DeSimone y su equipo han diseñado sistemas que imprimen materiales con características tan estrechas como 10 micras (aproximadamente una décima parte del grosor de un cabello humano) y han demostrado una técnica para fabricarlos en grandes cantidades.

Gracias al enfoque de fabricación en dos pasos de DeSimone, que consiste en imprimir una estructura de polímero mediante luz y luego someterla a altas temperaturas, los ingenieros pueden controlar con precisión las propiedades del material, incluyendo la cantidad y el rango de tamaño de los poros y su capacidad para transportar el calor.

El laboratorio solo necesitaba, como le gusta decir a DeSimone, «una aplicación revolucionaria», o una aplicación ideal de sus materiales para un problema existente.

A finales de 2024, Philip Onffroy , miembro del Laboratorio DeSimone y estudiante de doctorado en ingeniería química, asistió a un evento en el Acelerador de Sostenibilidad de Stanford , ubicado en la Escuela de Sostenibilidad Doerr . El Acelerador ayuda a los equipos de Stanford a convertir su investigación en innovaciones que abordan los desafíos globales de la sostenibilidad, como la descarbonización de la industria manufacturera y el sector eléctrico.

Onffroy, quien también es becario Knight-Hennessy , esperaba que el Acelerador pudiera ayudar a posicionar los materiales del Laboratorio DeSimone para aplicaciones energéticas sostenibles de alto impacto. Onffroy y DeSimone solicitaron una beca del Acelerador junto con sus compañeros de laboratorio Jacob Dobson , estudiante de doctorado en química de la Facultad de Humanidades y Ciencias , y Maria Dulay , directora de laboratorio e investigadora principal de la Facultad de Medicina . El equipo recibió financiación para explorar posibles aplicaciones de sus materiales en la industria energética.

Ahora han encontrado una posible “aplicación revolucionaria”: en febrero de 2026, Stanford presentó una patente para el uso de sus cápsulas huecas y enrejadas en la contención de combustible de fisión y fusión nuclear.

La fusión, la reacción nuclear que alimenta el sol, es uno de los proyectos más ambiciosos en materia de energía sostenible. Si se implementaran a gran escala, los reactores de fusión proporcionarían energía con cero emisiones sin los residuos radiactivos de larga duración de los reactores de fisión tradicionales.

El equipo de DeSimone está colaborando con investigadores del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC para estudiar cómo funcionarían sus cápsulas en los reactores de fusión por confinamiento inercial, o ICF, que los investigadores han estado desarrollando durante décadas.

En un reactor ICF, las cápsulas se llenan con combustible líquido de deuterio y tritio, y luego se someten a un bombardeo láser. Esta intensa energía luminosa provoca la implosión de las cápsulas, generando temperaturas y presiones tan altas que los átomos del combustible se fusionan para producir helio y liberar energía.

En 2022, científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore anunciaron que habían producido con éxito esta reacción en un laboratorio y, por primera vez, generaron brevemente más energía de la necesaria para iniciarla. Onffroy afirmó que su equipo espera que sus cápsulas formen parte del esfuerzo para traducir estos resultados experimentales en un sistema comercialmente viable.

Dado que los láseres de un reactor ICF están posicionados para impactar las cápsulas con precisión, cualquier defecto estructural en el material de la cápsula puede afectar la uniformidad de la compresión del combustible y la producción de energía, explicó DeSimone. Con espumas o aerogeles, los materiales utilizados en los enfoques experimentales actuales, los poros varían de una cápsula a otra, de forma similar a los patrones únicos de un copo de nieve.

Pero las cápsulas de DeSimone están diseñadas digitalmente para ser idénticas cada vez que se imprimen. «No fabricamos copos de nieve. Fabricamos partículas de precisión», dijo DeSimone.

Antes de recibir el apoyo del Acelerador, el equipo no había considerado la fusión como una posible aplicación para sus materiales, afirmó Onffroy. Sin embargo, el personal de apoyo experto del Acelerador, incluyendo al director gerente Albert Chan y al analista de negocios y tecnología de sostenibilidad Mana Iwata , alentó su interés en la industria nuclear. Cuando el equipo de

DeSimone contactó con investigadores del SLAC, trabajaron juntos para identificar la oportunidad de fabricar materiales para reactores ICF.

DeSimone y sus colegas también están explorando oportunidades para crear materiales para sistemas de fisión nuclear, baterías para almacenamiento de energía y reactores químicos calentados eléctricamente.

El Acelerador “nos dio la oportunidad de tomar nuestra plataforma y hablar con diferentes usuarios potenciales que tienen la mentalidad de sostenibilidad”, dijo DeSimone.

El equipo de DeSimone también se ha conectado con otros equipos que reciben apoyo del Acelerador. Onffroy comentó que ha hablado con estudiantes de negocios y economía que lo animan a considerar diferentes aspectos del escalamiento de tecnologías. A su vez, ha compartido su experiencia en materiales.

“Siento, especialmente ahora con toda la IA, que un poco de ‘NI’ (inteligencia natural) será más importante que nunca”, dijo DeSimone. “Las perspectivas de las personas que se unen y la diversidad de sus experiencias son invaluables. Creemos que esa es la clave del éxito de nuestras ideas”.