Projets innovants réalisés

Explorez des milliers de projets réussis résultant de la collaboration entre les organisations et les talents postsecondaires.

13270 Projets terminés

1072
AB
2795
C.-B.
430
MO
106
NF
348
SK.
4184
L’ONT
2671
QC (EN)
43
PE
209
N.-B.
474
N.-S.

Projets par catégorie

10%
Informatique
9%
Génie
1%
Ingénierie - biomédicale
4%
Ingénierie - chimique / biologique

Analyse de la connectivité cérébrale à l’aide de l’apprentissage automatique

Description du projet :

Les stagiaires sélectionnés travailleront avec des étudiants des cycles supérieurs sur le développement de nouvelles méthodes pour analyser la connectivité fonctionnelle et structurelle du cerveau. Deux applications sont envisagées pour ce projet : le regroupement de fibres cérébrales et l’analyse dynamique de la connectivité fonctionnelle.

Pour la première application, des techniques d’apprentissage automatique récentes, basées sur l’apprentissage par dictionnaire, seront utilisées pour regrouper les voies de fibres de matière blanche en faisceaux proéminents. L’extraction de ces faisceaux est essentielle pour effectuer une analyse de haut niveau de la connectivité structurelle du cerveau. Les méthodes développées pour cette application seront testées sur des données d’IRM de diffusion réelles. Le rôle du stagiaire pour cette demande sera d’aider les étudiants des cycles supérieurs à programmer et à tester les fonctions de base de la méthode proposée. Le stagiaire travaillera également à l’élaboration de programmes pour visualiser les résultats du regroupement.

La deuxième application ciblée par le projet est liée à la connectivité fonctionnelle dynamique (FC) multi-sujets. Jusqu’ici, les analyses fonctionnelles de connectivité dans le repos-état fMRI ont été dominées par fc statique, qui calculent la corrélation entre la série chronologique entière de différents voxels. Récemment, on a proposé le FC dynamique pour l’IRMf à l’état de repos, en considérant de petites fenêtres spatio-temporelles à partir de données individuelles d’IRMf et en calculant comment la corrélation change entre les signaux capturés dans ces fenêtres. Le projet utilisera des techniques de co-regroupement pour analyser conjointement les données de plusieurs sujets. Encore une fois, le stagiaire participera à la mise en œuvre et à la mise à l’essai de la méthode proposée.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Christian Desrosiers

Etudiant :

Astha Sharma

Partenaire :

Discipline :

Informatique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Analyse et mise en œuvre de modèles comportementaux pour le développement d’amplificateurs de puissance RFIC avancés GaAs HBT /HEMT

Les concepteurs de RFIC PA (RF Integrated Circuit Power Amplifier) sont souvent confrontés au défi difficile de combler le fossé entre les données de simulation et les résultats expérimentaux, ce qui a un impact négatif sur la convergence de conception et les considérations de délai de mise sur le marché lors du développement de structures d’amplificateur complexes. Ceci est particulièrement grave lorsqu’il s’agit de techniques de circuits non linéaires au cours de la phase de développement pratique. Les modèles comportementaux axés sur la conception (p. ex. [1], [2]) qui permettent de combler cet écart de manière efficace dans le temps sont précieux pour les concepteurs d’AP RFIC. Ce projet vise à développer un modèle comportemental axé sur la conception qui est adapté au développement de PAs RFIC autonomes utilisant des architectures complexes, dans GaAs HBT et d’autres technologies.

Le projet intègre le cadre des enquêtes en cours sur les structures d’AP RFIC gaas/InGaP HBT/BiHEMT complexes pour les communications sans fil, en collaboration avec un fournisseur mondial de premier plan d’AP RFIC. Un modèle comportemental qui convient à la tâche de corréler les données expérimentales et les résultats de simulation au cours de la phase pratique du développement de l’AP RFIC sera analysé, amélioré et mis en œuvre au sein des plates-formes de conception (Agilent – Logiciel de simulation ADS et autres outils de développement expérimental). Une méthodologie qui accompagne le modèle comportemental sera proposée et validée d’une manière qui démontre l’impact sur la convergence de conception pendant le développement de l’AP RFIC.

À partir d’une architecture d’AP RFIC bien définie, d’objectifs de performance électrique RF (par exemple, gain de planéité, efficacité ajoutée de puissance, linéarité et stabilité), d’une étude de faisabilité préliminaire, d’un modèle comportemental de base existant (par exemple [1], [2]) et de formulations mathématiques, de nouvelles formulations (ou adaptées à partir de formulations proposées dans d’autres travaux) qui décrivent le comportement non linéaire des AP RFIC seront dérivées et un modèle comportemental amélioré sera développé. D’une part, le modèle visera à améliorer les capacités de simulation avec ADS en intégrant des données expérimentales de caractérisation des dispositifs à transistors RF et des blocs de circuits, ainsi que des résultats expérimentaux du système de sonorisation obtenus à partir des implémentations réelles de sonorisation. D’autre part, le même modèle sera adapté pour permettre un diagnostic et un dépannage efficaces des performances de sonorisation par le concepteur pendant la phase de développement, dans le but d’accélérer la convergence de conception.

[1] S. Sharma, N.G. Constantin, « Formulations for the Estimation of IMD Levels in an Envelope Feedback RFIC Amplifier : An Extension to Dynamic AM and PM Behavior », IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, novembre 2013.

[2] N. G. Constantin, K. H. Kwok, H. Shao, C. Cismaru et P. J. Zampardi, Formulations and a Computer-Aided Test Method for the Estimation of IMD Levels in an Envelope Feedback RFIC Power Amplifier, IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems, décembre 2012.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Nicolas Constantin

Etudiant :

Pallav Jindal

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - informatique / électrique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Analyse du mouvement de la langue à l’aide d’images échographiques

L’imagerie par ultrasons est un outil idéal pour étudier les mouvements de la langue impliqués dans la parole car elle fournit des informations très riches tout en étant relativement peu coûteuse et non invasive. Son utilisation s’est ainsi répandue parmi les scientifiques de la parole.

L’analyse des séquences vidéo d’ultrason de la langue en mouvement pose un certain nombre de défis relatifs à l’extraction fiable, au suivi et à l’analyse du contour de langue en mouvement. L’objectif de ce projet est de développer de nouveaux outils statistiques automatisés et interactifs pour analyser la forme et le mouvement de la langue en ce qui concerne des questions intéressantes dans le domaine de la science de la parole. Un exemple d’une telle question pourrait être, « comment le mouvement de la langue diffère-t-il chez les enfants et les adultes pendant la parole ? ». Pour répondre à ces questions, l’étudiant étudiera, mettra en œuvre et comparera diverses techniques du domaine de la reconnaissance de formes.

Le projet sera réalisé en collaboration avec la professeure Lucie Ménard, orthophoniste, qui dirige le Laboratoire de phonétique du Département de linguistique de l’Université du Québec à Montréal.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Catherine Laporte

Etudiant :

Anubhuti Mittal

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - informatique / électrique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Rendu multi-vues en temps réel à partir de la vidéo stéréoscopique 3D

Avec la production régulière de films 3D, il y a une disponibilité accrue de contenu vidéo stéréoscopique 3D, ouvrant la voie au déploiement de la 3DTV sur le marché grand public. Les écrans auto-stéréoscopiques, ceux qui produisent la 3D sans avoir besoin de porter des lunettes, sont une technologie viable pour l’environnement domestique et attirent beaucoup d’attention des industries de la production de médias et de l’électronique grand public. L’un des principaux problèmes à résoudre pour l’introduction des 3DTVs auto-stéréoscopiques sur le marché domestique est le manque de contenu spécialement préparé pour ce type d’affichage. Les écrans auto-stéréoscopiques nécessitent plusieurs vues, plus de deux et normalement environ neuf, pour présenter plusieurs points de vue au spectateur, générant une représentation 3D plus réaliste et confortable de la scène. Étant donné que la plupart du contenu actuellement produit est basé sur un format à deux vues (S3D), il existe un besoin important d’algorithmes de haute qualité pour convertir le contenu vidéo stéréoscopique à deux vues en format multi-vues pour les affichages auto-stéréoscopiques. L’exigence supplémentaire de conversion en temps réel pour l’industrie de la radiodiffusion ajoute une couche de complexité au problème de conversion.

Dans ce projet, nous visons à développer un ensemble d’outils pour effectuer la conversion du contenu vidéo du format deux vues en multi-vues en temps réel. La demande prévue est l’industrie de la radiodiffusion. La quantité de données à traiter, HD et UHD (4K), et la qualité d’image et de profondeur élevée requise pour les applications de radiodiffusion rendent ce problème difficile. Le processus de conversion comprend trois étapes principales : la récupération des informations de profondeur à partir de la source vidéo stéréoscopique, le rendu des vues supplémentaires requises pour les affichages auto-stéréoscopiques en fonction de la profondeur récupérée et des conditions de visualisation et le post-traitement des images pour présentation dans l’affichage auto-stéréoscopique. Chacune de ces étapes nécessite l’application d’un certain nombre d’algorithmes de traitement d’images et de vidéos pour obtenir les résultats souhaités.

Ce projet particulier se concentrera sur l’extraction de jointure des informations de profondeur et le rendu des nouvelles vues en temps réel. L’extraction d’informations de profondeur à partir de sources vidéo stéréoscopiques est un problème bien étudié normalement appelé problème de correspondance stéréo ou de correspondance stéréo. Il n’y a cependant pas un seul algorithme qui fonctionne bien pour tous les types de vidéos. Un autre problème à résoudre est la complexité des algorithmes disponibles. La plupart des algorithmes proposés sont très complexes et ne conviennent pas à la mise en œuvre en temps réel. La combinaison de l’étape d’extraction de profondeur avec le processus de rendu de la vue est une avenue prometteuse pour améliorer à la fois la qualité des images reconstruites et le temps de traitement de l’ensemble du processus.

Un autre aspect qui sera pris en compte dans le projet est le choix des paramètres de profondeur pour assurer le confort du spectateur. Le confort du spectateur pour l’imagerie stéréoscopique est l’un des sujets de recherche les plus importants dans la communauté de recherche 3DTV, et s’assurer que la profondeur produite est cohérente avec la scène originale et confortable à voir est une exigence importante du projet.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Carlos Vazquez

Etudiant :

DIEGO JOSHUA MARTINEZ PINEDA

Partenaire :

Discipline :

Génie

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Développement d’une plateforme de simulation pour les tissus humains mous et déformables

Introduction :
La simulation médicale est un domaine en croissance rapide, qui a un impact positif sur la façon dont les fournisseurs de soins de santé sont formés et évalués. Au cours des dix dernières années, le nombre de centres de simulation médicale a été multiplié par 15 (1400 dans le monde aujourd’hui). La simulation chirurgicale permet de s’entraîner à l’extérieur de la salle d’opération (RO), minimisant ainsi le risque du patient, facilitant l’adoption de nouvelles techniques chirurgicales et assurant une utilisation efficace de la salle d’opération, pour améliorer les soins aux patients. Les simulateurs chirurgicaux actuels utilisent la technologie de réalité virtuelle (RV) de première génération impliquant la manipulation de structures anatomiques simplistes avec des instruments chirurgicaux virtuels. Pour les spécialités chirurgicales nécessitant une haute précision et une perception aiguë, telles que l’ORL (oreille-nez-gorge), la simulation virtuelle nécessite une représentation plus réaliste des structures anatomiques et des interventions chirurgicales avec une diversité d’outils chirurgicaux.

Dans l’ORL, une haute précision et une perception aiguë sont nécessaires pour éviter des dommages aux tissus cérébraux et aux structures vitales, minimisant ainsi le risque de conditions débilitantes et de résultats potentiellement mortels. La simulation de RV est largement reconnue comme un outil précieux pour réduire les effets indésirables de la chirurgie, en permettant l’entraînement et la répétition en dehors de la salle d’opération, sans conséquences pour le patient.

Projet :
Dans ce projet, nous visons à développer les bases d’un moteur de simulation chirurgicale VR basé sur la physique axé sur la tâche de résection et d’élimination des tissus mous et déformables. La simulation basée sur la physique, telle que les éléments finis, est particulièrement importante pour les chirurgies de haute précision et de perception aiguë telles que l’ORL. L’approche offre un plus grand réalisme pour la simulation visuelle et tactile de la situation physique, en s’appuyant sur les principes fondamentaux de la mécanique du continuum. La simulation est réalisée grâce à la résolution en temps réel des équations mathématiques correspondantes.

Dans le projet, bien besoin de développer un logiciel qui comprend le calcul des éléments finis en temps réel intégrant des modèles biomécaniques tissulaires et des modèles anatomiques dérivés d’images de patients. En outre, le moteur logiciel de simulation devrait être en mesure d’accomplir de manière interactive des tâches dans des scénarios chirurgicaux à l’aide d’une variété d’outils chirurgicaux. La mise en œuvre de nouveaux outils chirurgicaux nécessite le développement de données de scénario ainsi que le développement de logiciels dans le moteur de base, qui sont tous deux spécifiques à l’outil chirurgical.

Le moteur du logiciel de simulation utiliserait des éléments finis pour calculer les interactions outil-tissu, gérant actuellement la simulation en temps réel d’un champ de fonctionnement d’une résolution de 3 mm et de 5 000 éléments finis (résection de tumeurs cérébrales sur un ordinateur autonome). Le moteur devrait simuler la déformation, l’enlèvement et le saignement des tissus et comprend des modèles de manipulation tissulaire de base et de déformation des tissus hyper-élastiques, dérivés de données biomécaniques obtenues sur des tissus animaux, humains et virtuels.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Tan Pham

Etudiant :

KARTHIKEYA .

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - mécanique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Caractérisation des composants structuraux composites tressés de l’aéronef

Avec l’utilisation croissante des composites dans l’aviation civile, l’industrie est à la recherche de techniques de fabrication abordables pour produire des composants structurels de haute qualité. Pour atteindre cet objectif, une approche consiste à utiliser des techniques textiles automatisées pour assembler rapidement des architectures de fibres adaptées à l’application. Dans ce projet, le tressage est utilisé pour construire des préformes en fibre de cadre de fuselage à géométrie variable. L’étudiant participera à la production des tresses à l’aide d’une machine de tressage à 144 porteuses et d’un système de portique robotisé au laboratoire de Saint-Hyacinthe (Qc). L’étudiant aidera également à caractériser la méso-structure de la tresse (Montreal Lab) afin de guider la conception de structures optimales.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Louis Laberge Lebel

Etudiant :

SIVASAKTHYA MOHAN

Partenaire :

Discipline :

Études aérospatiales

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Développement d’un réseau de capteurs pour la collecte de données sur les piétons

Dans le cadre de ce projet de recherche en cours, nous nous intéressons à la collecte de données au niveau des installations piétonnières (p. ex. gare, aire de festival extérieure) à l’aide de techniques automatisées. Cela signifie que le processus de collecte de données devrait être en mesure de savoir où un piéton particulier est entré, quelles activités il a effectuées et où il est sorti du système. Nous avons besoin d’un système de capteurs qui peuvent couvrir toute la zone d’étude et sont capables de communiquer entre eux et avec le serveur mobile central.

Nous développons une architecture de réseau de communication qui peut atteindre cet objectif. Les capteurs déployés feront partie d’un réseau de communication IEEE 802.11 (également connu sous le nom de WiFi) qui utilisera la couche IP (Internet Protocol) pour l’identification et la connexion réseau, tandis que la couche UDP (User Datagram Protocol) pour la communication de données. Pour assurer la sécurité du réseau, les paquets UDP seront chiffrés à l’aide du protocole DTLS (Datagram Transport Layer Security) décrit dans RFP43471. Ici, nous allons profiter du travail initial effectué sur la mobilité sur les réseaux TCP / IP par moi-même.

Les capteurs peuvent inclure des caméras, des capteurs de profondeur, des capteurs infrarouges, thermiques et autres. Chacun d’eux aura une carte raspberry pi attachée, qui agira comme un contrôleur du capteur et comme un point de communication sans fil. Ce tableau effectuera également un certain niveau de traitement des données sur place.

Le réseau sera en mesure de communiquer dans les deux sens entre les capteurs et avec le serveur mobile. Cela permettra de s’assurer que la plupart de l’identification et du suivi des piétons peuvent être effectués aux capteurs de manière coopérative. Les traces piétonnières seront ensuite collectées et fusionnées sur le serveur mobile afin d’être éventuellement transmises à un entrepôt de données basé sur le cloud.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Bilal Farooq

Etudiant :

VI ?T ?? GN

Partenaire :

Discipline :

Informatique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Validation expérimentale d’une nouvelle technologie de suivi des instruments médicaux

Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est le 5e cancer le plus fréquent dans le monde avec 500 000 nouveaux cas par an et le taux de mortalité le plus élevé (>97 % en 5 ans). La chimiothérapie intraveineuse est limitée et les résultats cliniques sont généralement médiocres avec un taux de survie médian de moins d’un an. La chimioembolisation artérielle de Transcatheter (TACE) est une procédure d’oncologie interventionnelle guidée par l’image qui est le pilier de la thérapie intermédiaire de HCC d’étape. Il a été montré pour contrôler les symptômes, cependant la distribution rapide du médicament dans l’ensemble du corps empêche les concentrations intra-tumorales élevées de drogue d’être maintenues. Pourtant, cibler des cellules tumorales en portant une livraison endovascular spécifique de drogue ou de radio-isotopes à l’emplacement de la masse de tumeur de HCC est un problème provocant dû à la complexité de la vascularisation de foies et aux limitations actuelles pour contraster des injections qui est inadaptée pour quelques patients.

Pour fournir la quantité appropriée d’agents de chimioembolisation, le travail révolutionnaire dans l’administration de médicaments thérapeutiques et les interventions mini-invasives doivent trouver les technologies de suivi appropriées pour faciliter la traduction dans le flux de travail interventionnel, avec la fusion multimodale automatisée basée sur l’image et la localisation intra-artérielle de cathéter. Pour mieux aider les radiologistes d’intervention à suivre la position des cathéters et à atteindre le site de la tumeur avec une précision accrue et une confiance accrue, notre projet de recherche en cours développe une solution innovante pour l’orientation des instruments médicaux peropératoires et l’enregistrement non rigide en temps réel pour les procédures interventionnelles guidées par l’image. La plate-forme envisagée comprend un dispositif composé de caillebotis de Bragg à fibres optiques avec un noyau hélicoïdal unique à déduire en temps réel, la forme 3D d’un cathéter à l’intérieur du corps à visualiser par l’interventionniste. Cette technologie peu invasive respecte un certain nombre d’éléments critiques tels que l’offre d’une précision de calcul, l’intégration dans des environnements complexes dans la salle d’opération ou la suite interventionnelle à rayons X, et les interactions en temps réel pour une rétroaction rapide des informations. En raison des contraintes de précision strictes pour préserver l’alignement avec les voies virtuelles, la compensation de mouvement en temps réel est un objectif clé de nos efforts. Bien qu’elle reste sensible aux fluctuations externes, la fibre optique de détection de forme basée sur de multiples réseaux de fibres détecte les signaux lumineux réfléchis qui sont intégrés dans le cathéter afin de surveiller la forme 3D dynamique du vaisseau influencé par la respiration ou de compenser le mouvement involontaire.

Ce projet de recherche fournit une nouvelle voie dans la localisation des dispositifs, l’estimation du mouvement et la fusion d’images multimodales pendant les procédures de guidage, simplifiant ainsi l’environnement chirurgical et le flux de travail clinique en introduisant des flux de travail automatisés. Cela offrira une occasion unique d’améliorer la robustesse et la reproductibilité de l’introduction de dispositifs flexibles dans les vaisseaux et les coronaires, et de les guider vers une cible pré-identifiée.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Samuel Kadoury

Etudiant :

ERIC HIDEKI WATANABE FERNANDES

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - biomédicale

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Impression 3D de systèmes microélectromécaniques à base de polymères

Il y a actuellement un grand engouement pour l’impression 3D, une technologie transformatrice qui changera très probablement la façon dont nous fabriquons une pléthore de produits, allant des jouets aux composants d’avion complexes. Le projet de recherche porte sur l’ensemble des applications d’impression haut de gamme, allant de la conception des matériaux au processus de fabrication. Du côté des matériaux, le stagiaire mélangera les meilleurs matériaux nanoscopiques à l’intérieur de différents types de plastiques pour améliorer les propriétés électriques et mécaniques tout en innovant dans les méthodes d’impression 3D utilisant des imprimantes commerciales et sur mesure. L’étudiant peut également être impliqué dans la conception et la fabrication d’accessoires d’impression.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Daniel Therriault

Etudiant :

Nora Real Trujillo

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - mécanique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Un qubit prometteur pour le calcul quantique : les excitons liés à de petites molécules intégrées dans les semi-conducteurs.

Les atomes d’impureté unique dans les cristaux semi-conducteurs peuvent être résolus spatialement et étudiés individuellement. En sélectionnant soigneusement la nature de l’impureté et du matériau hôte, un centre d’impureté composé d’un, deux ou trois atomes peut lier des électrons et des trous, formant ainsi une exciton liée à une structure quantique. Bien que les propriétés électroniques de ces points quantiques de taille atomique soient similaires à celles des points quantiques conventionnels composés de dizaines de milliers d’atomes, leur taille est comparable au volume de quelques atomes. Cela offre d’excellentes opportunités pour la réalisation d’un qubit de dimensions atomiques basé sur le spin pour le domaine du calcul quantique.

En utilisant des impulsions laser ultrarapide et des techniques de spectroscopie optique, nous avons récemment démontré qu’il était possible d’initialiser un qubit d’exciton et de manipuler son état sur toute la sphère block. Cela a révélé un moment de dipôle optique très élevé et une déphasation induite par une très faible puissance, ce qui fait de ce système un bloc de construction très attrayant pour les opérations quantiques haute fidélité.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Sébastien Francoeur

Etudiant :

Kaustubh Wagh

Partenaire :

Discipline :

Physique / Astronomie

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Transitions optiques et règles de sélection dans les semi-conducteurs 2D. (Nouveau)

Inspirée par les propriétés inhabituelles du graphène, la recherche d’autres matériaux 2D a révélé que les monocouches MoS2 offrent également des caractéristiques inhabituelles et spectaculaires. Contrairement au graphène sans espace, MoS2 est parfaitement adapté à l’électronique logique et à l’optoélectronique avec un écart de 1,8 eV. En outre, d’excellentes performances du transistor, une longue durée de vie de l’appareil et une résistance mécanique élevée font du MoS2 un matériau idéal pour le développement d’écrans transparents et d’autres applications électroniques flexibles. Cependant, les propriétés de ce matériau 2D prometteur restent à dévoiler, car on en sait peu sur ses propriétés électriques, optiques et mécaniques. L’une des caractéristiques les plus fondamentales d’un matériau est sa structure de bande proche du niveau de Fermi : il détermine la plupart des propriétés optiques et électroniques.

Ce projet consiste à fournir les valeurs expérimentales pour la reconstruction de la structure de la bande. À l’aide de la spectroscopie d’électroréflectance dans une large gamme spectrale, l’étudiant déterminera toutes les transitions optiques autorisées optiquement, ainsi que leurs règles de sélection de polarisation. À l’aide de ces informations, l’étudiant dévoilera l’évolution des principaux points critiques en fonction du nombre de monocouches et en fonction de perturbations telles que la température, la déformation et le champ magnétique.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Sébastien Francoeur

Etudiant :

Ganesh Omar

Partenaire :

Discipline :

Physique / Astronomie

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink

Modélisation des propriétés thermodynamiques et physiques des mélanges ternaires de liquides ioniques (c.-à-d. sels fondus à température ambiante)

La modélisation des propriétés thermodynamiques (y compris les équilibres de phase) et des propriétés physiques des systèmes multicomposants est d’une grande importance industrielle de nos jours. Les industries métallurgiques et chimiques utilisent couramment des emballages thermochimiques pour simuler des réactions chimiques et des équilibres de phase pour le développement de processus. La modélisation thermodynamique et d’équilibre de phase des systèmes de sels multicomposants consiste à étendre l’énergie de Gibbs d’une phase en fonction de la température, de la pression et de la composition, et à trouver un minimum d’énergie global. Les paramètres du modèle des fonctions énergétiques de Gibbs sont obtenus en optimisant leurs valeurs afin de reproduire au mieux simultanément les données expérimentales trouvées dans la littérature (enthalpie, liquidus, etc.). Les paramètres forment une base de données et les modèles sont utilisés pour prédire les équilibres de phase et les propriétés thermodynamiques dans le système multicomposants. Des modèles pour la densité, la viscosité et la conductivité électrique des sels fondus inorganiques multicomposants, tous liés au modèle thermodynamique qui donne une estimation de la structure de la masse fondue, ont déjà été développés et appliqués avec succès aux électrolytes inorganiques tels que NaCl-KCl-MgCl2-CaCl2 et NaF-AlF3-CaF2-Al2O3-LiF-MgF2.
Les « sels fondus à température ambiante » (ou « liquides ioniques ») sont impliqués dans de nombreuses applications potentielles (solvants et catalyseurs, électrochimie, ). Ils sont généralement composés d’un grand cation organique et d’un anion inorganique, et ils fondent à des températures relativement basses (souvent en dessous de la température ambiante). Depuis 2000, la recherche sur les liquides ioniques s’est considérablement développée et s’est concentrée sur la conception de composés uniques aux propriétés sur mesure. Comme suggéré par Plechkova et Seddon, des mélanges ternaires liquides ioniques peuvent être envisagés, où le 1er composant contrôlerait et définirait la chimie du système, le 2ème composant permettrait un réglage fin des propriétés physiques (telles que la densité et la viscosité) du système, et le 3ème composant serait bon marché et inerte, réduisant ainsi le coût global du système. Les mélanges liquides ioniques ont été relativement peu étudiés, et la plupart des études existantes correspondent à des mélanges binaires.
Le projet proposé consiste à développer des modèles et des bases de données de paramètres pour la prédiction des équilibres de phase (en particulier, la température du liquidus) et des propriétés physiques (principalement la densité et la viscosité) des mélanges ternaires du type CX-CY-CZ (où C est un grand cation organique tel que le 1-alkyl-3-méthyl-imidazolium, et X, Y et Z sont trois petits anions tels que Cl-, NO3- et CH3SO3-). Les propriétés thermodynamiques (principalement le diagramme de phase) de la solution liquide seront modélisées avec le modèle quasichimique modifié dans l’approximation de paire. Les données expérimentales nécessaires à l’étalonnage du modèle seront fournies par QUILL (Queens University Ionic Liquid Laboratories), situé en Irlande du Nord. En fonction de l’avancement de ce projet, la densité et la viscosité des mélanges ternaires liquides ioniques seront également modélisées.

Voir la description complète du projet
Superviseur de la faculté :

Patrice Chartrand

Etudiant :

Asmita Jana

Partenaire :

Discipline :

Ingénierie - chimique / biologique

Secteur :

Université :

Programme :

Globalink