Projets novateurs réalisés

Harmoniques moteurs à induction linéaire spatiale et temporelle

Les moteurs à induction linéaire (LIMs) sont utilisés dans une part importante des systèmes de transport ferroviaire existants, et Bombardier Transport Canada Inc. est un leader mondial de l’industrie. Les LIM seront de plus en plus importants à l’avenir avec l’expansion des Maglevs à l’échelle mondiale. Dans ce projet, le stagiaire explorera les modèles mathématiques utilisés dans la conception des LIMs. L’objectif principal sera d’améliorer le traitement mathématique afin d’augmenter l’efficacité des LIM et d’éliminer ou de minimiser les effets indésirables tels que la surchauffe. Améliorer l’efficacité permet d’économiser la consommation d’énergie des systèmes de transport ferroviaire LIM en exploitation, et éliminer les effets indésirables permet d’économiser sur les coûts d’entretien. Les résultats aideront à maintenir la position de Bombardier comme leader mondial en conception et fabrication de LIM.

Déhydrobenzooxépennes par Réactions Nicholas en tandem

Les éthers en anneau à sept membres fusionnés benzo-fusés, ou benzooxépanches, sont des structures largement rencontrées dans des produits naturels tels que les héliannuols. Nous avons l’intention de cibler la synthèse de ce système d’anneaux en utilisant des dérivées de complexes butyne-1,4-diol-Co2(CO)6, via des réactions de Nicholas en tandem avec des phénols para-substituts, construisant ainsi le système d’anneaux à sept membres. La variation entre la possibilité de former initialement la liaison arène ortho-carbone-propargyl et la liaison phénolique oxygène–propargyl-carbone par la suite, ainsi que l’arrangement inverse de l’ordre, sera étudiée. De plus, la possibilité d’un protocole cycloaddition 4+3 à un pot sera prise en compte. La pertinence de divers substituants dans le benzène et le cycle à sept membres sera étudiée, avec une attention particulière à l’incorporation du groupe méthyle benzylique commun aux héliannuols sous forme enantiomérique. Des méthodes d’élimination réductrice de l’unité de CO2(CO)6 seront étudiées afin d’obtenir les oxacycloalcènes ou oxépènes plus stables.

Tendance à long terme de la qualité de l’air au Canada

Dans la plupart des villes canadiennes, la qualité de l’air s’est graduellement améliorée au cours des 15 dernières années. Cependant, il y a eu quelques examens sur la relation avec la réduction des émissions qui a eu lieu durant la même période. En étudiant les tendances de la qualité de l’air et des émissions de particules, de composés organiques volatils, d’ozone et de mercure dans le sud de l’Ontario et d’autres villes canadiennes au cours des 15 dernières années, cette étude fournira une méthodologie utile qui pourrait être utilisée ailleurs pour évaluer l’efficacité des mesures de contrôle des émissions. Une telle évaluation aidera à élaborer une future politique de réduction des émissions.

Surveillance des personnes âgées

Développer un système de surveillance intelligent pour les occupants dans un environnement clos. Les objectifs suivants à court et long terme sont conçus pour permettre à ce programme d’atteindre son objectif global d’identification précise et cohérente de l’état de bien-être d’une personne dans un environnement fermé.
Objectifs à court terme :
1. Développer des algorithmes pour intégrer des données provenant de multiples caméras de vision et de profondeur et obtenir des estimations robustes de la localisation et de l’identité d’un individu dans l’espace surveillé.
2. Développer un modèle hiérarchique avec une décomposition partielle du corps humain, spécifiquement conçu pour la surveillance à domicile, et développer des algorithmes pour instancier un tel modèle en temps réel pour l’estimation de la pose.
3. Développer des algorithmes de suivi capables d’incorporer des données provenant de plusieurs appareils, y compris des capteurs riches en information comme les capteurs de vision et de profondeur, ainsi que des capteurs pauvres en information comme les capteurs de mouvement et les capteurs audio, et pouvant effectuer une transition fluide entre les capteurs tout en maintenant le suivi.

Oxydation avancée des micropolluants dans l’eau pour la réutilisation de l’eau

Des concentrations traces de nombreux composés organiques (contaminants émergents (CE) et composés perturbateurs endocriniens (EDC)) tels que les produits pharmaceutiques et de soins personnels (PPCP), y compris des médicaments sur ordonnance et biologiques, des « nutraceutiques », des parfums, des agents de crème solaire et bien d’autres, sont rapportées dans divers effluents d’eaux usées et systèmes aquatiques. En plus de cela, l’augmentation des niveaux de matières organiques naturellement présentes (NOM) directement liés aux pratiques sociétales de gestion des nutriments a de graves conséquences pour la gestion des ressources en eau. Ces composés et leurs métabolites bioactifs sont continuellement introduits dans l’environnement aquatique sous forme de mélanges complexes par plusieurs voies, mais principalement par des eaux usées non traitées ou insuffisamment traitées. L’augmentation des préoccupations sanitaires et environnementales a rendu les PPCP particulièrement intéressantes, car une exposition prolongée à de faibles niveaux de PPCP pourrait avoir des effets négatifs sur les écosystèmes aquatiques et terrestres et/ou la santé humaine.
Contrairement à ce qui précède, les eaux usées en tant que ressource demeurent inexploitées principalement en raison du manque d’infrastructures, du développement et de l’évaluation de technologies avancées, ainsi que d’un manque de réglementation et d’une perception négative du public. Traditionnellement, les eaux usées sont rejetées dans l’environnement après avoir retiré la majorité des solides en suspension lors du traitement primaire, et les substances organiques biodégradables lors du traitement secondaire. Un traitement tertiaire est nécessaire pour éliminer la plupart des micropolluants organiques persistants et pathogènes traces. Les procédés d’oxydation avancés (AOP), qui produisent des espèces réactives comme les radicaux hydroxyliques in situ, sont identifiés comme l’une des technologies potentielles pour l’élimination de traces de concentrations d’organiques provenant de divers cours d’eau. Les procédés traditionnels de désinfection de l’eau, tels que l’ozonation et la désinfection UV, peuvent facilement être adaptés pour réaliser une oxydation avancée tant dans les usines d’eau qu’en eaux usées. Les AOP comme les UV, UV/ozone, UV/peroxyde d’hydrogène, etc., ont toutefois le potentiel de minéraliser complètement les micropolluants en concentrations traces, mais au détriment de coûts énergétiques et chimiques élevés. L’oxydation partielle des composés initiaux en intermédiaires moins stables est une option viable, si ces intermédiaires se dégradent facilement dans l’environnement et sont inoffensifs pour les humains et l’environnement. Cependant, l’oxydation partielle des contaminants organiques peut dans certains cas entraîner la formation d’intermédiaires plus toxiques que le composé parent, et la nature ainsi que le nombre des produits de dégradation dépendront du processus d’oxydation employé, du temps de réaction et des indicateurs de qualité de l’eau.
Cette recherche se concentre sur le développement d’AOP pour la dégradation des micropolluants ciblés, et sur la quantification des effets accumulés du mélange résultant de composés sur les systèmes vivants, plutôt que sur la quantification précise de leurs compositions chimiques, ce qui est coûteux et chronophage, et peut être vain sans connaissance préalable de la relation dose-effet d’un intermédiaire. Des méthodes de biotest basées sur la génotoxicité et le potentiel mutagène seront développées pour une utilisation sur les eaux potables traitées à l’AOP. Il s’agit d’un projet en cours où l’étudiant de MITACS Global Link évaluera l’effet des paramètres de qualité de l’eau sur la qualité de l’eau résultante à l’aide d’outils de bioanalyse.

Développement de nanomatériaux photocatalytiques actifs à la lumière visible pour améliorer la production d’hydrogène propre et la purification de l’eau

Le besoin pressant de trouver des alternatives viables aux combustibles fossiles, combiné à la demande croissante de procédés industriels écologiques, motive un changement radical de paradigme, passant des combustibles fossiles (qui nécessitent aussi la capture et la séquestration du carbone) à des carburants fiables, propres et efficaces. L’hydrogène a le potentiel de répondre aux besoins en tant que combustible propre non fossile à l’avenir s’il peut être produit en utilisant les sources les plus abondantes au monde, le soleil et l’eau. Les forces motrices de la transition énergétique vers l’hydrogène sont nombreuses, mais trois raisons principales sont la demande énergétique croissante, la pénurie de pétrole dans un avenir proche et la menace des changements climatiques. Notre planète est couverte d’une source abondante et propre d’hydrogène – l’eau. La planète est aussi baignée d’une source d’énergie abondante et propre – la lumière du soleil. La vision et l’objectif de notre proposition sont d’utiliser l’énergie du soleil pour fissurer l’eau en hydrogène grâce à la nanotechnologie. Si un tel système peut être rendu abordable, efficace et stable, il fournirait une méthode pratique pour produire de l’hydrogène de haute pureté. Actuellement, cela n’est pas réalisable et nous proposons de développer de nouveaux nanomatériaux photocatalytiques et les méthodes nécessaires pour atteindre cet objectif.

Ce projet vise une technologie transformatrice répondant à tous les défis existants en utilisant un co-catalyseur, un réactif sacrificiel pour supprimer l’évolution de l’oxygène, ainsi que des nanoparticules de titane dopées et/ou sensibilisées à des colorants chimiquement modifiées comme nouveaux matériaux photocatalytiques pour le secteur de l’énergie, dans le but d’obtenir une énergie propre et bon marché à partir d’une abondance de soleil et d’eau. Cela permettra une technologie pour le secteur de l’énergie qui pourrait réduire considérablement l’énergie nécessaire à la production d’hydrogène comparativement aux méthodes traditionnelles énergivores. Résoudre ces problèmes ne donnera pas seulement un produit plus commercialement viable pour la production d’hydrogène, mais aussi pour la purification de l’air/l’eau, le traitement des eaux usées et d’autres applications de photocatalyseurs.

Essais de cellules solaires en plastique flexible sur électrodes transparentes au graphène

Les cellules solaires commercialisées jusqu’à présent peuvent être divisées en deux catégories : i) photovoltaïques à haut coût et haute efficacité, préparées à partir de matériaux cristallins inorganiques, et ii) photovoltaïques à faible coût et faible efficacité, préparées à partir de matériaux désordonnés. Réduire le coût des cellules solaires à des performances constantes ou augmenter les marchés des cellules solaires en développant des dispositifs solaires à lumière ou portables est essentiel pour renforcer la compétitivité de l’énergie solaire par rapport à d’autres sources non renouvelables et augmenter leur valeur commerciale.

Le graphène, un matériau bidimensionnel novateur fabriqué à partir d’une seule couche d’atomes de carbone, a reçu le prix Nobel de physique en 2010 et est un excellent candidat pour rendre les cellules solaires moins coûteuses. Elle peut être utilisée comme électrode transparente placée devant des dispositifs solaires, au lieu d’oxydes conducteurs transparents nécessitant des éléments chimiques rares, y compris l’indium. Un autre avantage des cellules solaires assemblées sur des couches transpartentes de graphène est qu’elles peuvent préserver la flexibilité du graphène, tandis que les cellules solaires construites à partir d’électrodes d’oxydes conducteurs transparents (TCO) souffrent de fissures et de dislocations qui se forment dans le matériau cristallin, ce qui réduit leurs performances.

Dans ce projet, l’étudiant fabriquera des cellules solaires organiques à partir de matériaux plastiques semi-conducteurs (y compris des donneurs de polymères à base de polythiophène et des accepteurs de polymmers à base de fullérène) sur des couches transparentes et conductrices de graphène, et comparera leurs performances initiales et post-flexion avec des cellules solaires similaires construites sur des TCO. Une partie essentielle du projet consistera à caractériser la performance des cellules solaires avant et après les tests de flexion, ainsi que leur corrélation avec la quantité de défauts formés dans l’électrode transparente et dans la couche active de la cellule solaire lors de la flexion de l’appareil et lors de l’exposition à une atmosphère « dure ». L’objectif du projet est de minimiser encore davantage la formation de défauts des cellules solaires au graphène et de développer des modules portables de cellules solaires commerciales pouvant être roulés ou courbés pour le transport (par exemple dans une poche ou dans un sac à dos) et déroulés pour leur fonctionnement (par exemple, pour recharger un ordinateur portable, un téléphone mobile ou un autre appareil portable)

En plus des activités quotidiennes du projet, on s’attend à ce que l’étudiant participe aux réunions de laboratoire de notre groupe ainsi qu’à des réunions spécifiques à trois impliquant l’étudiant, son superviseur et un représentant de l’entreprise impliquée dans ce projet. L’objectif de ces rencontres sera de discuter des résultats du projet mené par l’étudiant, ainsi que de l’exposer à un environnement industriel et à des activités de transfert de technologie.

Culture microalguale sur les effluents des flux d’eaux usées

Cultivez des microalgues sur divers flux de déchets en laboratoire ou à l’échelle pilote. Évaluer le potentiel de capture des gaz à effet de serre, de production de biocarburants et de nutraceutiques. J’attends plus d’informations du professeur. Revenez bientôt. Ne contactez pas Globalink Research Internships.

Changements dans l’incidence des incendies et la superficie brûlée selon les scénarios de changement climatique

De nouvelles méthodes et outils sont nécessaires pour (i) fournir un aperçu des effets climatiques spatio-temporels concernant les forêts et les événements d’incendie, (ii) fournir aux décideurs des estimations quantifiées de l’activité des feux dans des scénarios climatiques changeants ainsi que des modèles historiques bien définis pour la saisonnalité et la survenue des extrêmes, (iii) être utiles dans une grande variété de scénarios de modélisation qui étudient les extrêmes et les effets du changement climatique, (iv) être largement diffusés et ainsi fournir aux chercheurs forestiers Avec des informations clés sur les effets climatiques (V) offrent une expertise interdisciplinaire substantielle à l’étudiant impliqué.
Ce projet développera et testera de nouveaux modèles empiriques pour décrire (i) la saisonnalité de l’incidence des incendies et la superficie brûlée dans les forêts sur l’espace et (ii) comment la saisonnalité spatiale de ces variables évolue au fil du temps, en intégrant les effets liés au combustible, aux conditions météorologiques et à l’activité de suppression des incendies.
Le projet aidera également à prédire les changements de ces systèmes en fonction des changements climatiques.
Les données disponibles incluent des données sur la météo incendie pour chaque jour de chaque incendie dans un registre historique de 50 ans, de 1960 à 2010, le type de forêt, les indices météorologiques incendie, divers codes d’humidité, la météo (température, précipitations, vent), le coût des activités de suppression des incendies, ainsi qu’une variété de dates pertinentes retraçant le début et la fin des activités de suppression, Date de contrôle, etc., et zone brûlée.

Ténacité à la fracture des couronnes entièrement céramiques luchées avec différents ciments.

Introduction : La technologie de conception assistée par ordinateur (CAO), la fabrication assistée par ordinateur (CAM), les systèmes entièrement céramiques et les matériaux céramiques à haute résistance sont devenus des éléments essentiels de la dentisterie moderne et de la technologie de laboratoire. [1] De plus, les couronnes à base de métal présentent d’autres inconvénients, comme la réaction galvanique, et le métal sous-jacent aux facettes de porcelaine peut transparaître sous une ligne sombre. [2,3]
Plusieurs nouveaux systèmes entièrement céramiques, offrant une stabilité comparable aux restaurations porcelaine fusionnée avec métal (PFM), une bonne esthétique et des procédures de fabrication simplifiées, ont été introduits. Récemment, de nouveaux matériaux et techniques dentaires ont été introduits pour fabriquer des restaurations céramiques esthétiques avec une meilleure résistance et une adaptation marginale. [4] Cela devient plus important pour les zones postérieures, où les forces sont beaucoup plus élevées que pour la région antérieure et peuvent atteindre 522 N chez la personne moyenne. [5,6]
Pour répondre à ce problème, un nouveau système céramique avec une résistance à la fracture plus élevée (IPS e-max CAD, Ivoclar Vivadent) a récemment été lancé sur le marqué. [7]
En plus de la résistance à la fracture des prothèses dentaires, les matériaux de luth sont également importants pour la longévité des matériaux restaurateurs dentaires. [8] La capacité du ciment en résine à fournir une charge critique plus importante pour les couronnes entièrement céramiques que pour les ciments conventionnels a été évaluée auparavant, et la résistance à la fracture a été améliorée lorsque les couronnes ont été cimentées avec du ciment en résine. [9]
Des études cliniques ont démontré un excellent succès clinique à long terme des couronnes entièrement céramiques à haute résistance (Procera Alunima, Nobel Biocare) utilisant des méthodes conventionnelles de cimentation. [10,11] Les taux de succès élevés publiés dans ces études indiquent que la résistance inhérente à la fracture et la ténacité à la fracture des matériaux céramiques à haute résistance pourraient permettre la cimentation conventionnelle des restaurations entièrement céramiques à couverture complète.
La cimentation conventionnelle avec du ciment phosphate de zinc, un ionomère de verre ou un ionomère de verre modifié en résine est simple et moins sensible à la technique ni aussi chronophage que la liaison adhésive avec des agents de luttage en résine composite et des agents d’amorçage en plusieurs étapes. [1] De nos jours, un ciment résine adhésif universel universel récemment développé (SpeedCEM, Ivoclar/Vivadent) est utilisé comme un ciment conventionnel, et il ne nécessite pas d’application d’agents adhésifs supplémentaires sur la dent ni de restauration.
Comme discuté précédemment, des études ont démontré la possibilité de techniques conventionnelles de cimentation lors de l’utilisation de couronnes entièrement céramiques avec un noyau à haute résistance, mais les lignes directrices actuelles pour une couronne entièrement céramique sans noyau renforcé recommandent l’utilisation d’une cimentation adhésive afin d’assurer le soutien adéquat aux restaurations. Il est nécessaire que des marges se terminent au niveau supra-gingival afin de permettre une bonne isolation, et c’est l’une des limites de l’utilisation de telles couronnes. Lorsque les marges sont finies au niveau sub-gingival et que le contrôle de l’humidité est un facteur, une fusion porcelaine au métal (PFM) est indiquée.
RÉFÉRENCES
1. Blatz MB et al. Quintessence Int. 2008 janv.; 39(1):23-32.
2. Moller H. Dermatite de contact 2002; 47:6366.
3. Christensen GJ. J Am Dent Assoc 1994; 25:311-314.
4. AL-Makramani BM et al. J Prothodonte. août 2009; 18(6):484-8.
5. Bakke Met Al. Scand J Dent Res 1990; 98:149-158.
6. Pallis, Ket al. J, Prosthet Dent, 2004; 91:561-569.)
7. IPS e-max CAO. Profil technique
8. Borges GA et al. J. Prothodonte. 2009; 18(8):649-55.
9. Groten M, Probster L. Int J Prosthodont 1997; 10:169-177.)
10- Oden A et al. J Prosth Dent 1998; 80:450-456.
11- Odman P, Anderson B. Int J Prosthodont 2001; 14:504-509.

Amélioration de la fiabilité et de la précision des systèmes de prévision et d’alerte des inondations

Les modèles hydrologiques, appliqués par les ingénieurs et les hydrologues pour la prévision des inondations et la modélisation du bilan hydrique, sont utilisés pour reproduire et prédire le processus précipitation-ruissellement afin de déterminer la réponse du réseau fluvial (rivières, ruisseaux, etc.) aux événements de précipitations. Les changements de régime d’écoulement associés aux précipitations peuvent entraîner des inondations, l’assèchement des débits des ruisseaux, la dégradation de la qualité de l’eau, la perte d’habitats aquatiques, des modifications des processus de transport des sédiments et des dommages aux infrastructures d’ingénierie (par exemple, piliers de ponts, conduites d’admission d’eau potable, structures de contrôle de l’eau, etc.). Les impacts liés au changement climatique, qui incluent le risque d’événements orageux plus fréquents et intenses dans les régions d’Amérique du Nord (Kunkel 2003), aggravent encore davantage ces défis. Les modélisateurs hydrologiques nécessitent des outils fiables et précis pour prédire et surveiller les événements d’inondation afin d’anticiper et d’atténuer ces impacts. Acquérir et traiter des données fiables d’entrée de précipitations pour ces modèles est essentiel afin d’obtenir des résultats de modélisation hydrologique avec un haut degré de confiance (McMillan et al. 2011).
Dans de nombreuses régions du Canada, les précipitations sont mesurées par des stations pluviométriques situées dans tout le bassin versant. Ce processus présente des limites technologiques en termes de précision et de résolution des données de précipitations. Les avancées récentes en technologie et en puissance de calcul ont permis de calibrer et d’utiliser la collecte et le traitement d’images radar Doppler pour estimer les accumulations de précipitations. Contrairement aux données traditionnelles des pluviomètres, les données radar Doppler peuvent fournir une estimation superficielle et temporelle quasi en temps réel des précipitations. Les données radar Doppler sont disponibles au Canada auprès d’Environnement Canada (CE), cependant ces données ne sont pas facilement accessibles pour le traitement et l’intégration dans des modèles hydrologiques puisqu’elles ne sont pas disponibles dans un format compatible. L’objectif de ce programme de recherche est de développer des moyens fiables et efficaces pour traiter les données d’imagerie radar Doppler afin de produire une modélisation hydrologique et une prévision des inondations plus précises au Canada.
Cette étude utilisera le bassin versant supérieur de la rivière Thames (près de London, Ontario) comme étude de cas pour développer un procédé fiable et automatisé pour obtenir et traiter les données radar Doppler destinées à fournir des entrées quasi en temps réel dans les modèles hydrologiques. L’approche spécifique comprend : 1) le développement d’un système automatisé pour la collecte de données radar en temps réel provenant des stations EC; 2) l’étalonnage et la vérification des données d’imagerie radar avec des données de précipitations ponctuelles mesurées; 3) des techniques de post-traitement des données pour préparer les données à afficher dans un logiciel SIG (Système d’Information Géographique) et les intégrer dans des modèles hydrologiques; et 4) tester le système développé en effectuant des modélisations hydrologiques pour la prévision des inondations dans le bassin versant.
Cette recherche produira une solution de pointe qui permettra aux modélisateurs hydrologiques de produire des systèmes de prévision et d’alerte aux inondations plus fiables et précis. Ce défi est commun à plusieurs juridictions au Canada. Les résultats de cette étude fourniront des orientations et des orientations aux modélisateurs hydrologiques à travers le pays, afin de mieux protéger le public et l’environnement, et de réduire les pertes économiques liées aux inondations.

Une étude des polluants en aérosol utilisant des méthodes de micro-rayons X et de faisceaux d’ions

L’étude des particules particulaires dans leur impact sur la santé est devenue une préoccupation majeure tant pour les pays industrialisés que pour les pays en développement. Je collabore avec des collègues aux Émirats arabes unis (Dubaï) qui ont mis en place un laboratoire avec l’aide de l’Agence internationale de l’énergie atomique pour étudier la pollution de l’air.
Cette étude appliquée est prometteuse tant par son objectif immédiat d’étudier l’effet de la pollution de l’air sur la santé dans un pays en rapide industrialisation que par son rôle de modèle de collaboration internationale. Sous l’égide de l’AIEA, les résultats se sont avérés utiles à la population autochtone, mais aussi à une importante communauté d’expatriés, y compris une communauté canadienne. La seule étude existante de ce type a été menée par les Forces armées des États-Unis, donc nous nous attendons à ce que les résultats de celle-ci soient bénéfiques pour l’armée canadienne déployée en environnement désertique.

Des échantillons d’air sont prélevés à l’aide d’impacteurs capables de trier les particules selon leur taille jusqu’à 0,04 micron. L’analyse élémentaire est réalisée à l’aide de microfluorescence des rayons C et de FTIR. À partir de cet été, nous collaborons avec l’installation de tandetron de Western pour approfondir l’étude des constituants en utilisant PIXE, une technique courante dans ce domaine.
Nous espérons recueillir de grandes quantités d’échantillons au cours de l’année grâce à nos collaborateurs, puis mener une étude systématique ici à Western en utilisant PIXE.