Congrès - Recherche d'activité

Introduction : Les matériaux textiles sont utilisés dans plusieurs applications du domaine biomédical (1). Des publications récentes montrent le remplacement des valves biologiques par des valves en textile. Une fois implantées, deux phénomènes interviennent, influencés par les caractéristiques du textile : la calcification et la fibrose. In vivo, le textile non tissé (NW) a des propriétés très intéressantes (2) mais il est très fragile (3). Dans ce contexte, la présente étude vise à déterminer s’il est possible de renforcer un textile non tissé pour l’application visée.

Méthodologie et résultats finaux : Pour l’étude, les NW ont été fabriqués par voie fondus et par voie solvant. Onze melt blown (MB) et quatre électrofilages (ES) ont été utilisés. Les paramètres de renforcement ont été fixés avec une étude en points de deux et avec une distance entre couture de deux mm. Les MB ayant le plus et le moins de résistance mécanique sont renforcés avec un fil de polyester de 60 décitex. L'ES plus fragile est brodé avec un fils de suture et un MB suit le même protocole. Trois types de broderie ont été sélectionnés à savoir en croix, horizontale et longitudinale, avec un nombre de broderie entre un et trois. Des essais d’éclatement et de la fatigue sont réalisés pour comparer les résistances mécaniques des broderies.

REFERENCES : [1] [Montréal]: Ecole technologie supérieure, Université du Québec 2020 274. [2] Inst Mech Eng [H]. 2017 ;231(7):597‐616. [3] Mater Lett. 2019 245:86‐9.

L'utilisation du soudage par friction malaxage (SFM), qui permet l'assemblage à l'état solide de pièces métalliques, se répand constamment dans diverses industries. Bien qu'un joint SFM est de qualité supérieure à un joint soudé par procédé de fusion, des phénomènes indésirables peuvent réduire ses performances mécaniques. En effet, le passage de l'outil lors de la fabrication d'un joint laisse des stries en surface propices à l'amorçage des microfissures de fatigue.

La rigidité d'un équipement de soudage, manifestée par les efforts appliqués lors du procédé, peut causer ce type de défauts en plus d'avoir d’autres répercussions, sur la taille du joint par exemple. C'est ce qui sera mis en lumière dans cette étude, l'objectif étant de déterminer les conditions de soudage qui produit des joints intègres en fonction de la rigidité d'un équipement. Les travaux de recherche porteront notamment sur l'analyse des propriétés mécaniques, de la métallographie et de l'état de surface de joints d'alliage 6061-T6 soudés par différents équipements.

Dans l'ensemble, une comparaison entre une soudure réalisée avec des équipements spécialisés SFM et non spécialisés doit permettre d'évaluer l'effet de la rigidité de ceux-ci sur l'état des joints. À ce propos, si le soudage à l'aide d'un équipement non spécialisé permet de produire un joint de qualité comparable à des équipements spécialisés, cela pourrait convaincre les petits industriels à utiliser cette technologie sans investissement majeur.

L’impression 3D désigne un ensemble de technologies permettant la conception de structures complexes par ajouts de matière, disposés couche par couche, avec une précision et un contrôle qui ne peuvent être obtenus par les techniques de fabrication traditionnelles. Elle est de plus en plus présente dans les milieux professionnels. Cependant, des études récentes ont montré que plusieurs types de contaminants néfastes pour la santé humaine comme les particules ultrafines (PUF) et les composés organiques volatils (COV) sont émis lors de certains processus d’impression.

Une veille documentaire récente menée par notre équipe de recherche a mis en évidence de très nombreux paramètres pouvant jouer un rôle majeur dans les émissions de PUF et de COV comme la température d’extrusion, le type de matériau imprimé (principalement des polymères thermoplastiques ou des résines photosensibles) ou encore les tâches pré- et post-impression.

Ne pouvant être éliminés du processus d’impression, nous sommes amenés à proposer des solutions pour réduire les émissions de PUF et de COV à la source et ainsi limiter l’exposition des utilisateurs et en particulier, ceux en milieu professionnel. L’objectif de mon projet de recherche est d’optimiser les paramètres d’utilisation d’une imprimante 3D afin de réduire les émissions de PUF et de COV tout en maintenant les propriétés physiques, mécaniques et les rendus de surface, les plus proches possibles, en matière de qualité, des exigences des fabricants.

Les nano étoiles ont été préparées par une nouvelle méthode, en utilisant l’acide ascorbique comme réducteur et les ions d’argent pour contrôler la taille des étoiles. Cette méthode ne comporte aucun agent actif de surface. En variant les conditions de la réaction, la taille des étoiles, ainsi que la longueur de leurs pointes et, en conséquence, leurs propriétés optiques, peuvent être contrôlées avec précision. Le nanocomposite Au nano étoile-PDMS a été obtenu en introduisant les étoiles dans le réseau d’un polymère siloxanique (PDMS) par une méthode physique. Les images obtenues par la microscopie électronique ont montré que, tandis qu’en solution les nano étoiles ne sont pas assemblées, à l’intérieur du polymère, elles forment des agrégats complexes, contenant de multiples étoiles. Les propriétés optiques des différentes étoiles en solution, ainsi qu’assemblées en PDMS ont été déterminées. Leurs spectres montrent la présence des plusieurs bandes d’absorption en visible, ainsi qu’en proche infrarouge. Les positions des pics dépendent fortement des conditions de synthèse des nano étoiles. Celles-ci sont très sensibles à l’environnement, ce qui permet d’envisager l’utilisation du nanocomposite en tant que capteur et biocapteur.     

Le silicium continu d'être grandement utilisé dans le domaine de l'électronique, surtout pour la fabrication de transistors. Par contre, à cause de son gap indirect son utilisation électro-optique est très limitée. C'est pour cette raison que des semiconducteurs III-V, comme le GaAs, sont utilisés. Malheureusement, des défauts, majoritairement liés à l'oxyde natif à la surface du GaAs, fixent le niveau de Fermi environ au centre du gap. De plus, ces défauts agissent comme des pièges non radiatifs; dans le cas de cellules photovoltaïques, ces pièges ont pour effet de réduire le photocourant. Avec la miniaturisation et l'utilisation de nanofils, la surface devient de plus en plus importante devant le volume. Il est par conséquent important d'éliminer ces pièges par passivation. Une passivation est un procédé qui rend un matériau inerte. Dans notre cas, la passivation élimine les défauts de surface et réduit la densité d'état surfacique. Différents procédés ont été caractérisés par des mesures électriques (C-V et G-V) et optiques (photoluminescence en continu et résolue dans le temps et réflectivité différentielle résolue dans le temps) dans le but de trouver la passivation la plus efficace. De plus, des mesures optiques sous un champ électrique et de spectroscopie d'impédance sont à venir. Ces connaissances permettront la fabrication de cellules solaires plus efficace et moins couteuse.

Les méthodes traditionnelles de construction des chaussées routières ont fait l’objet de nombreux développement ces dernières années, mais les dommages observés lors des périodes de gel-dégel démontrent les limites des méthodes actuelles. Par ailleurs, outre les dégâts liés au gel-dégel, d’autres dysfonctionnements peuvent être observés : problèmes de stabilité des remblais, tassements, érosion externe et interne, etc… Pour pallier ces problèmes, une nouvelle technique d’amélioration des chaussées routières est proposée. Inspiré de la biocalcification des sols et des bétons autocicatrisants, le procédé vise la création de ponts de calcite entre les grains des fondations routières de manière à en améliorer la capacité portante et la résistance aux aléas climatiques. Des essais de performance en termes de résistance à la compression simple, avec ou sans cycles de gel-dégel, ont démontré le potentiel de la technique. Ces résultats seront détaillés et suivis d'une présentation de la faisabilité technique et économique de ce traitement pour la construction et la rénovation des routes au Québec.

L’accumulation de glace ou de neige collante sur les équipements exposés tels que les ailes d’avions,les pales d’hélicoptère,les pales d’éolienne,les mâts de bateaux,les câbles électriques pose de nombreux problème,comme en témoigne la panne d'électricité causée par la tempête verglas en 2008 dans le nord-est des États-Unis, qui a laissé plus d'un million de personnes sans électricité à un coût estimé $1 milliard US. L'accumulation de glace sur les aéronefs est également responsable de plusieurs problèmes, notamment des retards fréquents et même des incidents mortels tels que l'écrasement du vol 447 d'Air France en juin 2009 qui a tué 228 personnes. Pour pallier cette difficulté une solution intéressante a été inspirée de la nature pour développer des surfaces qui repoussent de l’eau et de la glace, autrement dit des surfaces glaciophobes.Deux approches sont proposées pour l’élaboration des revêtements glaciophobes:La première approche s’appuie sur le principe piégeage d’air en imitant la feuille de lotus.Cette stratégie vise à empêcher la nucléation ou la germination de la glace et favorise l’élimination rapide de gouttelettes d’eau,arrivant sur la surface avant la congélation.La deuxième approche piégeage de liquide est inspirée de la surface péristome glissante d’une plante carnivore Nepenthes.Cette surface a pour objectif la réduction de l’adhésion de la glace sur la surface considérée par l’utilisation d’une couche de liquide organique à l’interface glace/surface solide.

De nombreux procédés industriels émettent de grandes quantités de particules submicroniques aéroportées (PSA). Ces particules ont une taille inférieure à un micromètre, ce qui facilite leur pénétration dans l’organisme et peuvent s’avérer néfastes pour la santé des travailleurs. Afin de limiter leur exposition aux PSA, les vêtements de protection chimique (VPC) constituent le dernier rempart. Cependant, ils présentent de nombreuses lacunes au niveau de leur efficacité de filtration et donc de leur efficacité de protection.

Ce projet de recherche a pour objectif de développer de nouveaux textiles nanostructurés à haute performance de filtration contre les PSA et de les intégrer dans les VPC en tenant compte des aspects environnementaux et de développement durable. Pour répondre à cette problématique, l’électrofilage, une technologie novatrice, a été envisagé. Il consiste à former des fibres, de quelques dizaines de nanomètres à quelques micromètres, en projetant sur une surface une solution de polymères synthétiques ou biosourcés, tout en l’exposant à un champ électrique. Cela permet de fabriquer des membranes non tissées qui selon quelques études préliminaires ont une efficacité accrue de filtration des PSA. Cette efficacité dépend de nombreux paramètres de fabrication et du type de polymères utilisé. Cette étude paramétrique conduira à de nouvelles structures filtrantes tout en assurant une intégrité structurelle et une résistance à l’usure satisfaisante.

La prise de conscience écologique et la nécessité de développer des matériaux durables ont intensifié l’émergence des fibres naturelles dans l’industrie des matériaux composites en raison de leurs propriétés mécaniques compétitives face aux fibres de verre. Dans ce projet de thèse, le comportement à l’impact et en fatigue post-impact d’un matériau composite fabriqué à partir de renforts unidirectionnels (UD) de lin est étudié. En ce qui concerne les fibres naturelles, ce sujet est très peu abordé dans la littérature. Les renforts de lin, nommés UD-mat et utilisés dans le cadre de cette thèse, sont relativement nouveaux. Les composites pris en considération sont de type lin/époxy et verre/époxy et sont fabriqués à partir de renforts UD-mat et UD, respectivement. Les deux configurations choisies sont : [0]₈ et [0/90]_2S. L’étude du comportement de ces configurations face à un impact à basse vitesse montre une forte capacité d’absorption d’énergie pour le lin/époxy et une résistance à l’impact élevée pour le verre/époxy. Les essais de fatigue avant impact montrent une meilleure tenue en fatigue pour les croisés de lin/époxy en matière de contraintes normalisées par rapport à la contrainte de rupture du composite. La microtomographie et d’autres techniques sont utilisées pour le suivi de l’endommagement. Des essais de fatigue post-impact seront appliqués et une simulation numérique basée sur des modèles existants sera développée.

Les pailles sont souvent ajoutées aux matériaux à base de terre pour limiter le rétrécissement et/ou améliorer la résistance à la flexion de ces derniers. Or elles attirent souvent les rongeurs et les insectes vecteurs de maladies, à cause de leur structure composée de graisses, de cires, de lignines et d’hémicelluloses. La potasse ou la soude industrielle à une concentration de 60g/L (6 %), dégradent en partie les substances amorphes des fibres végétales. Cette étude présente l’effet du traitement à la solution de potassium issue de cendre de bois sur les propriétés de la paille de riz et des composites pour un confort dans  l’habitat bioclimatique. Pour ce faire, les pailles de riz ont été traitées avec les solutions de potassium issues de la cendre de bois et analysées à la loupe binoculaire, puis soumises à l’essai de traction. Ensuite, les pailles de riz traitées de 3 cm, de différentes proportions massiques (0 ; 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 % et 1 %) sont ajoutées au mélange argile-ciment-eau pour obtenir des mortiers de différente formulation soumis à des tests mécaniques. Les pailles de riz s’atrophient du fait de la solubilisation de l’hémicellulose, des graisses et cires qui attirent les rongeurs et insectes, dans la solution de potasse à pH de 9,5; soit une concentration de 80 g/L de potasse. Le composite avec pailles traitées présente de bonne résistance. 

Incorporer des charges dans les polymères permet d’améliorer les propriétés des produits finis et d’élargir le domaine d’application des matières plastiques. En plus d’être économique, certaines charges peuvent contribuer au développement de nouveaux matériaux pour répondre à des applications  spécifiques. Les charges mises en jeu dans ce travail appartiennent à la classe des nanocharges. Les particules constituant ce type de charge ont des dimensions de l’ordre de quelques centaines de nanomètre. Une fois dispersées dans un polymère, ces Nanocharges peuvent développer une interface bien supérieure aux charges classiques, avec une très faible quantité. Cette interface contrôle l’interaction entre la matrice et la charge et gouvernant les propriétés macroscopiques du matériau final. Dans ce travail, plusieurs types d’argiles lamellaires ont été utilisés. La difficulté principale pour réaliser des nanocomposites consiste à séparer les feuillets d’argile. Le but de ce travail est d’expliquer et de mettre en évidence les problématiques liées à la mise en œuvre de ce type de matériaux. Plusieurs techniques de caractérisation (DRX, TGA) ont été utilisées pour corréler les propriétés intrinsèques de ces nanocharges une fois incorporées dans une matrice polymère, aux morphologies structurales des nanoparticules de départ. Des propriétés barrières (perméabilité à l’eau, résistance à l’oxydation) ont été mesurées pour évaluer le degré d’efficacité des nanoparticules.

Le nitrure de gallium (GaN) est un matériau semiconducteur à large bande interdite directe qui suscite un intérêt croissant du fait de ses propriétés électroniques et thermiques particulièrement attrayantes pour les applications de puissance et de hautes fréquences. Pour pouvoir profiter pleinement des avantages de ce matériau plusieurs verrous technologiques doivent être surmontés. En particulier, il est indispensable de développer un procédé de passivation efficace de la surface du GaN. Ce point est crucial, d’une part, pour pouvoir réaliser une technologie MOS sur ce matériau et, d’autre part, pour améliorer les performances et la fiabilité des dispositifs électroniques et optoélectroniques sur GaN.

Nous rapportons des résultats expérimentaux sur la passivation de la surface du GaN par dépôt PECVD d’oxyde de silicium (SiO_x). Des structures métal-oxyde-semiconducteur (MOS) ont été fabriquées sur une couche de n‑GaN non intentionnellement dopée. Les mesures C-V  montrent une bonne modulation du potentiel de surface, avec un très faible décalage de la tension de bande plate, une faible hystérésis (Fig. 1) et aucune dispersion notable en fréquence. À partir des mesures C-V à 1MHz, une faible densité d’états de surface (D_it) de l’ordre de 10¹⁰ eV^-1 cm^-2 a été extraite. Le procédé de passivation du GaN développé présente un potentiel intéressant pour la réalisation de transistors MOSFETs et MOS-HEMTs sur GaN.

En Côte d’Ivoire, il n’existe aucune structure de recyclage des déchets. Ainsi l’objectif de ce travail est de développer et caractériser un éco-matériau à partir des déchets de papier et d’amidon pour la réalisation de faux plafonds ou de cloisons.

Des composites granules de papier et amidon sont confectionnés pour différentes formulations en faisant varier les proportions Eau/Amidon et granules de papier/amidon.

La caractérisation thermique de ces composites s’appuie sur la mesure de la conductivité dans différentes conditions (température et hygrométrie).

La caractérisation hygrique concerne l’influence de l’épaisseur des composites sur leur capacité à réguler l’humidité. Elle est basée sur la mesure de la valeur tampon hygrique (Moisture Buffer Value : MBV) selon le Nordtest protocole.

La caractérisation physique des composites reposes sur la mesure des masses volumiques apparentes et réelles.

La masse volumique des composés produits est comprise entre 400 et 580 kg/m³

Les essais de la valeur hygrique montrent que, l’épaisseur du composite n’a pas une grande influence sur la capacité du matériau à réguler l’humidité. Les composites sont de bons à excellents régulateurs hygriques pour une valeur 1,5< MBV < 2,5 et peuvent servir pour une isolation repartie.

Mots clés : déchets de papier, amidon, recyclage, régulateurs hygriques

Les sequioxydes (Y₂O₃, Lu₂O₃, etc) transparents occupent une place importante comme matrices pour les terres rares utilisées pour les lasers de haute puissance, à cause de leur propriétés thermomécaniques attrayates, leur transparence dans le domaine d'émission des ions dopés et les propriétés spectroscopiques de ces derniers. Cependant, ces matériaux sont difficiles à synthétiser par des techniques traditionnelles de fabrication de monocristaux à partir de la phase liquide, à cause de leur point de fusion élevé (Tf>2400^oC). Ainsi, leur synthèse à basse température par le procédé céramique à partir de poudres nanoscopiques est apparue comme une alternative. Pour notre part, nous avons fabriqué des couches minces de Y₂O₃ dopées à l'ytterbium trivalent en utilisant le procédé de déposition par laser pulsé (DLP). Un matériau sous forme de couche mince est adéquat pour les lasers de haute puissance ou encore pour les lasers en guide d'onde. Une cible métallique, qui est un mélange d'yttrium et d'ytterbium, est pulvérisée par un laser pulsé dans une atmosphère d'oxygène à pression contrôlée. Deux géométries différentes ont été étudiées, à savoir la DLP conventionnelle et une déposition où les produits d'ablation sont entraînés par de l'oxygène envoyé au perpendiculairement au panache de particules vaporisées. La structure cristalline, la composition, la microstructure, de même que les propriétés de luminescence des échantillons produits seront discutées.

La cuisson des anodes utilisées dans l’industrie de l’aluminium primaire est une étape très importante. Les anodes de bonne qualité favorisent la stabilité de l’opération de l’électrolyse et augmentent le rendement des cuves. Un intérêt particulier est donné au comportement des anodes dans le four horizontal de cuisson où elles subissent un traitement thermique afin de les cuire et durant lequel leurs propriétés sont fixées.

Le développement d’un outil de simulation numérique pour l’analyse de conception d’un four a une importance précieuse. Elle permet de connaitre l’évolution de l’état des anodes durant toute la période de cuisson, et donc adapter la géométrie et les conditions du fonctionnement du four afin de minimiser les effets néfastes et d’augmenter la qualité des anodes.

L’analyse de conception du four doit cerner tous les phénomènes se produisant durant le processus de cuisson. La modélisation implique la représentation de l’écoulement, les transferts de chaleur et de masse en 3D et en régime transitoire dans le four, incluant la dévolatilisation des anodes, la combustion du carburant et des volatiles et l’infiltration de l’air. La géométrie est représentée en détail. La solution numérique de ces équations donne les distributions détaillées des vitesses, des températures et des concentrations des espèces chimiques en 3D et en fonction du temps. Dans cet article, la description du four, du modèle 3D et certains des résultats prédits par le modèle seront présentés.

Dans le secteur du bâtiment, l’utilisation de fibres végétales se traduit par le développement d’une variété d’éco-matériau comme les mélanges terre – fibres. Afin de valoriser les résidus agricoles, la paille de riz a été incorporée dans les mortiers d’argile - ciment dans le but de déterminer les caractéristiques de ce matériau en vue de son utilisation comme matériaux de construction. Ainsi dans le mélange d’argile et 8 % de ciment, des pailles de riz de 30 mm ont été introduites à différentes teneurs (0; 0,2; 0,4; 0,6 et 0,8 %) puis employé pour élaborer des échantillons 4 x4 x 16 cm³. Ces derniers après 28 jours de maturation et séchage, ont été soumis à des tests mécaniques et thermiques. Les résultats obtenus révèlent une augmentation des résistances et une baisse de la conductivité thermique avec l’augmentation de la teneur en paille. De plus, le comportement de ce matériau de type fragile devient de plus en plus ductile avec l’augmentation de la teneur en paille. Les résultats obtenus montrent bien que la paille de riz peut être utilisée dans le mortier comme renfort avec toute fiabilité et sécurité surtout dans les domaines où des sollicitations excessives peuvent être exercées. La valorisation des résidus agricoles dans les matériaux de construction constitue une solution d'un grand intérêt car elle répond aux exigences du développement durable.

Dans les dernières années, l’étude de transistors à effet de champ à base de graphène (GFET) s’est révélée pertinente pour la quantification de certains bioanalytes (Béraud et al., Analyst, 146(2), 403-428). Toutefois, l’utilisation de GFET en flux continu reste rare. Le but ici est donc d’étudier le fonctionnement des GFET en condition dynamique, afin de pouvoir comprendre l’impact de la vitesse de flux sur la détection de particules.

Nous avons fabriqué des GFET grâce à des techniques de microfabrication sur substrat de silicium/oxyde de silicium, par photolithographie et dépôt de graphène. Pour étudier l’impact de la vitesse de flux sur le fonctionnement des GFET, nous utilisons une plateforme de mesure unique, qui permet de faire varier le courant entre les électrodes drain et source grâce à l’application d’une tension de grille. Cette plateforme permet de mesurer les métriques électriques des GFET, comme le point de charge nulle et la transconductance. Nous présenterons comment ces métriques évoluent en fonction de la composition et du débit de la solution circulant à la surface des GFETs.

À terme, ce projet permettra de mieux comprendre les dynamiques de force en jeu perturbant la détection de particules au niveau du graphène des GFET.

La déposition par laser pulsé (DLP) est une méthode adéquate pour la  fabrication de couches minces de carbone. Nous montrons qu’il est possible de fabriquer ce matériau avec des propriétés contrôlées selon les conditions de déposition. Ce matériau est attrayant pour une foule d’application dont le carbone adamantin pour la résistance à l’usure. Notre système DLP est composé d’un laser de haute puissance, dont le faisceau est focalisé à l’intérieur d’une chambre à vide sur une cible de graphite. Le panache de particules éjectées est recueilli sur un substrat. Pour chaque dépôt, on change la longueur d’onde (1064, 355, 532, 266nm), la durée de l’impulsion (200-1200 ps à 1064nm), la taille du faisceau focalisé ou l’énergie pour avoir les propriétés électrique, optique et mécanique désirées. La caractérisation à l’ellipsomètre permet de déterminer les parties réelle et imaginaire de l’indice de réfraction et l’épaisseur. Des mesures avec le système quatre pointes combinées à l’information sur l’épaisseur donnent la résistivité électrique. Une analyse au microscope à force atomique est nécessaire pour connaitre la densité et la rugosité. Ensuite, la spectroscopie Raman permet de déterminer les types de liaisons et la nature du matériau. Ceci va nous donner les conditions de dépôt pour avoir des couches minces de carbone avec des propriétés contrôlées. On cherchera une corrélation entre les propriétés optiques, électriques et mécaniques.

Le procédé de la production d’aluminium primaire par électrolyse utilise des anodes de carbone pour réduire l’alumine. Ces anodes sont généralement constituées d’un mélange (coke, anodes recyclées et brai) qui est préchauffé, puis malaxé et enfin mis en forme par vibrocompactage. Les anodes obtenues, appelées anodes crues ou vertes, sont ensuite cuites dans des grands fours.

Afin de répondre aux nombreuses attentes économiques et environnementales relatives à ce type de procédé, l’optimisation des paramètres de cuisson s’avère nécessaire. Cela passe par la maîtrise et le contrôle des différents paramètres d’opération, nécessitant un modèle mathématique fiable. En effet, pour pallier aux limites de l’approche expérimentale souvent longue et coûteuse, la modélisation mathématique s’est progressivement imposée comme une solution permettant de mieux prendre en compte la complexité des phénomènes.

Un modèle de procédé tenant compte des divers paramètres de cuisson des anodes est développé afin d’étudier le comportement d'un four horizontal de cuisson d'anodes. Un de ses atouts, vis-à-vis des modèles existants, réside dans la résolution en 2D des équations du bilan d’énergie aussi bien pour le gaz (plan horizontal) que pour les solides (plan vertical). Dans ce travail, nous allons décrire son apport vis-à-vis des modèles existants, son utilisation dans l’étude de four industriel de cuisson des anodes et enfin des résultats issus de simulations numériques seront présentés.

La fabrication de pièces en matériaux composites nécessite l’utilisation d’un ou plusieurs renforts devant être positionnés dans un moule. Pour faciliter la mise en oeuvre de pièces industrielles, ces renforts sont transformés sous forme de préformes par des opérations de formage à chaud et de découpe. La découpe génère des quantités importantes de résidus qui ne peuvent pas être réutilisés dans d’autres pièces.

Dans le cadre d’un projet subventionné par le Programme d'aide à la recherche et au transfert (PART) du Ministère de l'Éducation et de l'Enseignement supérieur (MEES) du Québec, le CDCQ à travailler à développer une technologie de préformage innovante. Les travaux ont permis de fabriquer, à base de filaments continus projetés, des préformes avec des liants en poudre et à cuisson UV.

Lors du projet, des liants compatibles avec les résines polyester utilisées chez les mouleurs ont été identifiés. Les liants ont été validés à l’aide d’essais. Un montage a été construit pour permettre la fabrication de préformes avec les liants sélectionnés.

Pour évaluer la performance des préformes et des procédés développés, des essais de fabrication de préformes et de moulage ont été réalisés. Après, une étude des propriétés mécaniques a été faite à l’aide d’essais de caractérisation. Les résultats du projet permettent de déterminer des solutions prometteuses pour le préformage à base de filaments continus projetés. L’objectif de cette conférence sera de présenter les résultats du projet.

L'écoulement dans le processus de coulée par le bas de lingots de grande taille est étroitement lié à la qualité finale de l'acier. Le transport des inclusions et leur piégeage dépendent grandement du processus de remplissage dans le système de coulée et des moules. Dans cette étude, une modélisation par éléments finis d’un lingot d’acier de 20 tonnes a été utilisée pour étudier l’influence du degré d’ouverture de la buse sur l’écoulement du métal liquide et son effet sur le transport des inclusions non métalliques. L’effet du changement de géométrie de la buse a été pris en compte pour observer l'écoulement de l’acier liquide ainsi que l'évolution du transport des solutés pendant les phases de remplissage et de solidification. Le modèle établi prend en compte le comportement thermique et thermomécanique du métal au cours de la solidification. Deux types d’angles d’ouverture de buse ont été comparés dans cette étude : un angle de 9 degrés et un angle de 18 degrés. Ce travail permet de visualiser le suivi des particules, ce qui a abouti à une compréhension plus approfondie de la manière dont les particules sont piégées et a éclairé les emplacements d'entraînement possibles. Une relation de corrélation a été établie avec l’écoulement pour les deux scénarios étudiés. L'évolution de la température et de la vélocité à l’intérieur de notre lingot est discutée. Les résultats visent à identifier l’angle de buse le plus optimal pour améliorer la qualité des pièces moulées.

Dans les turbines Francis, le soudage multipasses relie les aubes à la couronne et à la ceinture. Les démarrages, les modes opératoires transitoires et les fluctuations de pression causent des variations cycliques des forces appliquées, causant des fissures de fatigue, surtout dans les soudures, où les contraintes sont les plus élevées. L'inspection et la réparation sont complexes, car la turbine est dans un puits au pied du barrage. La prédiction du comportement des fissures de fatigue est donc cruciale pour planifier les inspections et éviter les pannes imprévues.

Les contraintes résiduelles de compression prolongent la durée de vie en retardant l’initiation des fissures, augmentant leur fermeture et atténuant les contraintes de traction. Le martelage est particulièrement efficace pour les aciers à haute résistance, mais les recherches sur cette méthode restent limitées.

Cette étude combine des mesures expérimentales et une modélisation par éléments finis pour prédire la propagation des fissures de fatigue en présence de contraintes résiduelles induites par le martelage. Les contraintes résiduelles ont été mesurées par la méthode du contour, et les tests expérimentaux ont permis d’évaluer le taux de propagation des fissures. Ces résultats, intégrés dans un modèle par éléments finis, ont été comparés aux observations expérimentales. Ils contribuent à une gestion améliorée de la fatigue et à la prolongation de la durée de vie des turbines.

Les différents niveaux de broyage, la durée de l’entreposage et l’atteinte d’un taux d’humidité optimal de la biomasse forestière sont des aspects peu documentés qui suscitent beaucoup de questions dans les entreprises intéressées à transformer la biomasse, ou des institutions qui souhaiteraient s’en servir pour chauffer les bâtiments. L’objectif de cette étude consistait à identifier les meilleures techniques de conditionnement à l’air libre de la biomasse forestière destinée au chauffage et à recueillir des données relatives à la dégradation de la biomasse forestière selon divers traitements. Cent tonnes de biomasse forestière ont été utilisées pour le montage des dix empilements de copeaux et des fibres avec ou sans bâches. Le dispositif expérimental comprenait l’installation d’un mini circuit électronique intégrant un automate, le MTV-60. Ce système automatisé d’acquisition des données permettait de suivre en temps réel à l’intérieur des empilements, les variations de température et d’humidité. Les résultats obtenus contribuent à documenter le processus de séchage en constituant une imposante base de données qui permet, de visualiser en 3 dimensions la distribution de la chaleur et de l’humidité à l’intérieur de chacun des empilements. Ces données révèlent également  que 70 à 75% de l’humidité de la biomasse a été réduite à environ 14 %. Les empilements sous bâches ont dégagés plus de chaleur que les empilements sans bâches. 

Les nanoparticules magnétiques (NPMs) continuent d’être largement étudiées puisqu’elles démontrent des comportements largement différents des simples matériaux ferro ou ferrimagnétiques qui les composent. Les propriétés dépendantes de la taille telles que le super-paramagnétisme et la grande surface spécifique sont considérées comme étant la base pour le design de  nouvelles techniques de stimulation magnétique promettant plusieurs applications en génie chimique, en chimie, en biotechnologie et en médecine. Précédemment, nous avons mis en lumière le fait que des NPMs excitées par des champs magnétiques rotatifs de forces modérées et à basses fréquences génèrent des tourbillons nanométriques qui peuvent jouer un rôle crucial dans l’augmentation du phénomène de transport hors du paradigme de la diffusion moléculaire. Afin d’approfondir la compréhension de ce phénomène, la plus récente étude porte sur les effets de différents champs magnétiques rotatifs, alternatifs et directs sur le couple exercé par NPMs à l’intérieur de différentes solutions. Pour ce faire plusieurs suspensions de NPMs d’oxyde de fer de différentes tailles ainsi que des émulsions de ferrofluides à base d’huile dans de l’eau ont été préparées afin d’éclaircir la relation entre les différents paramètres des solutions et la réponse magnétique sur le couple exercé par un viscosimètre tournant dans le liquide.

Le domaine du transport a un besoin criant de se renouveler et d’améliorer ses techniques d’assemblage pour des technologies plus vertes et qui offrent plusieurs possibilités. Dans un objectif environnemental, la construction de structures multi-matériaux, en aluminium et en acier par exemple, permet l’allégement des véhicules ce qui réduit leur consommation de carburant et par le fait même, réduit la production de GES. La soudure par friction-malaxage est une technique d’assemblage qui compte sur un outil rotatif appliquant une forte pression sur les matériaux pour créer de la chaleur en quantité suffisante pour mélanger, à l’état solide, les deux matériaux de mêmes natures ou de natures différentes. L’obstacle majeur de l’implantation de cette technologie est l’usure des outils. Dépendamment des matériaux à assembler, l’outil subit beaucoup d’usure ce qui influence la qualité des soudures et occasionne des coûts pouvant faire pencher la balance pour une autre technologie qui serait plus dommageable pour l’environnement dans une application à grand déploiement. Afin de réduire les coûts environnementaux de la production de nouvelles structures, l’industrie a tout avantage à pouvoir quantifier l’usure des outils suivant une méthode de prédiction éprouvée par la science et donc donner un avantage certain pour la technologie de la soudure par friction-malaxage. Cette recherche porte sur les résultats associés à l’établissement d’une méthode de prédiction de l’usure des outils.