Low-dimensional, hinged bar-code metal oxide layers and free-standing, ordered organic nanostructures from turbostratic vanadium oxide

Both low-dimensional bar-coded metal oxide layers, which exhibit molecular hinging, and free-standing organic nanostructures can be obtained from unique nanofibers of vanadium oxide (VOx). The nanofibers are successfully synthesized by a simple chemical route using an ethanolic solution of vanadium pentoxide xerogel and dodecanethiol resulting in a double bilayered laminar turbostratic structure. The formation of vanadium oxide nanofibers is observed after hydrothermal treatment of the thiol-intercalated xerogel, resulting in typical lengths in the range 2–6 µm and widths of about 50–500 nm. We observe concomitant hinging of the flexible nanofiber lamina at periodic hinge points in the final product on both the nanoscale and molecular level. Bar-coded nanofibers comprise alternating segments of organic–inorganic (thiols–VOx) material and are amenable to segmented, localized metal nanoparticle docking. Under certain conditions free-standing bilayered organic nanostructures are realized.

Statistical methods for polyhedral shape classification with incomplete data - application to cryo-electron tomographic images

A certain type of bacterial inclusion, known as a bacterial microcompartment, was recently identified and imaged through cryo-electron tomography. A reconstructed 3D object from single-axis limited angle tilt-series cryo-electron tomography contains missing regions and this problem is known as the missing wedge problem. Due to missing regions on the reconstructed images, analyzing their 3D structures is a challenging problem. The existing methods overcome this problem by aligning and averaging several similar shaped objects. These schemes work well if the objects are symmetric and several objects with almost similar shapes and sizes are available. Since the bacterial inclusions studied here are not symmetric, are deformed, and show a wide range of shapes and sizes, the existing approaches are not appropriate. This research develops new statistical methods for analyzing geometric properties, such as volume, symmetry, aspect ratio, polyhedral structures etc., of these bacterial inclusions in presence of missing data. These methods work with deformed and non-symmetric varied shaped objects and do not necessitate multiple objects for handling the missing wedge problem. The developed methods and contributions include: (a) an improved method for manual image segmentation, (b) a new approach to 'complete' the segmented and reconstructed incomplete 3D images, (c) a polyhedral structural distance model to predict the polyhedral shapes of these microstructures, (d) a new shape descriptor for polyhedral shapes, named as polyhedron profile statistic, and (e) the Bayes classifier, linear discriminant analysis and support vector machine based classifiers for supervised incomplete polyhedral shape classification. Finally, the predicted 3D shapes for these bacterial microstructures belong to the Johnson solids family, and these shapes along with their other geometric properties are important for better understanding of their chemical and biological characteristics.

Open-source virtual bronchoscopy for image guided navigation

This thesis describes the development of an open-source system for virtual bronchoscopy used in combination with electromagnetic instrument tracking. The end application is virtual navigation of the lung for biopsy of early stage cancer nodules. The open-source platform 3D Slicer was used for creating freely available algorithms for virtual bronchscopy. Firstly, the development of an open-source semi-automatic algorithm for prediction of solitary pulmonary nodule malignancy is presented. This approach may help the physician decide whether to proceed with biopsy of the nodule. The user-selected nodule is segmented in order to extract radiological characteristics (i.e., size, location, edge smoothness, calcification presence, cavity wall thickness) which are combined with patient information to calculate likelihood of malignancy. The overall accuracy of the algorithm is shown to be high compared to independent experts' assessment of malignancy. The algorithm is also compared with two different predictors, and our approach is shown to provide the best overall prediction accuracy. The development of an airway segmentation algorithm which extracts the airway tree from surrounding structures on chest Computed Tomography (CT) images is then described. This represents the first fundamental step toward the creation of a virtual bronchoscopy system. Clinical and ex-vivo images are used to evaluate performance of the algorithm. Different CT scan parameters are investigated and parameters for successful airway segmentation are optimized. Slice thickness is the most affecting parameter, while variation of reconstruction kernel and radiation dose is shown to be less critical. Airway segmentation is used to create a 3D rendered model of the airway tree for virtual navigation. Finally, the first open-source virtual bronchoscopy system was combined with electromagnetic tracking of the bronchoscope for the development of a GPS-like system for navigating within the lungs. Tools for pre-procedural planning and for helping with navigation are provided. Registration between the lungs of the patient and the virtually reconstructed airway tree is achieved using a landmark-based approach. In an attempt to reduce difficulties with registration errors, we also implemented a landmark-free registration method based on a balanced airway survey. In-vitro and in-vivo testing showed good accuracy for this registration approach. The centreline of the 3D airway model is extracted and used to compensate for possible registration errors. Tools are provided to select a target for biopsy on the patient CT image, and pathways from the trachea towards the selected targets are automatically created. The pathways guide the physician during navigation, while distance to target information is updated in real-time and presented to the user. During navigation, video from the bronchoscope is streamed and presented to the physician next to the 3D rendered image. The electromagnetic tracking is implemented with 5 DOF sensing that does not provide roll rotation information. An intensity-based image registration approach is implemented to rotate the virtual image according to the bronchoscope's rotations. The virtual bronchoscopy system is shown to be easy to use and accurate in replicating the clinical setting, as demonstrated in the pre-clinical environment of a breathing lung method. Animal studies were performed to evaluate the overall system performance.

Dissolved Iron, Aluminium, and Dissolved Inorganic Phosphorus in the (Sub-)Tropical Atlantic Surface Ocean

Inorganic nitrogen depletion restricts productivity in much of the low-latitude oceans, generating a selective advantage for diazotrophic organisms capable of fixing atmospheric dinitrogen (N2). However, the abundance and activity of diazotrophs can in turn be controlled by the availability of other potentially limiting nutrients, including phosphorus (P) and iron (Fe). Here we present high-resolution data (~0.3°) for dissolved iron, aluminum, and inorganic phosphorus that confirm the existence of a sharp north-south biogeochemical boundary in the surface nutrient concentrations of the (sub)tropical Atlantic Ocean. Combining satellite-based precipitation data with results from a previous study, we here demonstrate that wet deposition in the region of the intertropical convergence zone acts as the major dissolved iron source to surface waters. Moreover, corresponding observations of N2 fixation and the distribution of diazotrophic Trichodesmium spp. indicate that movement in the region of elevated dissolved iron as a result of the seasonal migration of the intertropical convergence zone drives a shift in the latitudinal distribution of diazotrophy and corresponding dissolved inorganic phosphorus depletion. These conclusions are consistent with the results of an idealized numerical model of the system. The boundary between the distinct biogeochemical systems of the (sub)tropical Atlantic thus appears to be defined by the diazotrophic response to spatial-temporal variability in external Fe inputs. Consequently, in addition to demonstrating a unique seasonal cycle forced by atmospheric nutrient inputs, we suggest that the underlying biogeochemical mechanisms would likely characterize the response of oligotrophic systems to altered environmental forcing over longer timescales.

UPTAKE OF THE PERIODIC HEALTH EXAM AMONG ADULTS WITH INTELLECTUAL AND DEVELOPMENTAL DISABILITIES FROM 2003 TO 2015

Background: Over the past decade, annual heath exams have been de-emphasized for the general population but emphasized for adults with intellectual and developmental disabilities (IDD). The purpose of this project was to determine if there has been an increase in the uptake of the health exam among adults with IDD in Ontario, to what extent, and the effect on the quality of preventive care provided. Methods: Using administrative health data, the proportion of adults (18-64 years old) with IDD who received a health exam (long appointment, general assessment, and “true” health exam), a high value on the primary care quality composite score (PCQS), and a health exam or high PCQS each year was compared to the proportion in a propensity score matched sample of the general population. Negative binomial and segmented negative binomial regression controlling for age and sex were used to determine the relative risk of having a health exam/high PCQS/health exam or PCQS over time. Results: Pre joinpoint, the long appointment and general assessment health exam definitions saw a decrease and the “true” health exam saw an increase in the likelihood of adults having a health exam. Post joinpoint, all health exam definitions saw a decrease in the likelihood of adults having a health exam. Pre joinpoint, all PCQS measures (high PCQS, long appointment or high PCQS, “true” health exam or high PCQS) saw an increase in the likelihood for adults to achieve a high PCQS or high PCQS/have a health exam. Post joinpoint, all PCQS measures saw a decrease in the likelihood for adults to achieve a high PCQS or high PCQS/have a health exam. Achieving a high PCQS was strongly associated with having a health exam regardless of health exam definition or IDD status. Conclusions: Despite the publication of guidelines, only a small proportion of adults with IDD are receiving health exams. This indicates that the publication of guidelines alone was not sufficient to change practice. More targeted measures, such as the implementation of an IDD-specific health exam fee code, should be considered to increase the uptake of the health exam among adults with IDD.

Crisis of work as a social integration factor

This article analyzes the process of deterioration of the work as a source of social rights and as a social integration element. The context of this process is the passage of a wage-labour society with stable employment to other where the labour relations are deregulated. This aim was tackled by means of quantitative and qualitative techniques. Secondary sources of statistical information were used together with interviews to experts of the institutional sphere. The results of this research show the emergence of a new exclusive model of social cohesion based on intensification and generalization of social inequalities and job insecurity. In this new model of social cohesion, it is noted that the integration strategies of people have less and less support from Government and people are neglected. This process appears in the four spheres that classify the social exclusion risks factors: the structural, the institutional, the relational and the individual.

Rede de controle em ambiente hospitalar: um protocolo multiciclos para automação hospitalar sobre IEEE 802.3 com IGMP Snooping

VALENTIM, R. A. M. ; MORAIS, A. H. F. ; SOUZA, V. S. V ; ARAUJO JUNIOR, H. B. ; BRANDAO, G. B. ; GUERREIRO, A. M. G. . Rede de Controle em Ambiente Hospitalar: um protocolo multiciclos para automação hospitalar sobre IEEE 802.3 com IGMP Snooping. Revista Ciência e Tecnologia, v. 11, p. 19, 2009

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

Iowa DOT Project Management Peer Exchange, 2016

This project supported the planning and conduct of a two-day Iowa Department of Transportation–hosted peer exchange for state agencies that have implemented some or all of the suggested strategies outlined in the Second Strategic Highway Research Program–sponsored project R10, Project Management Strategies for Complex Projects. Presentations were made by participating states, and several opportunities were provided for directed discussion. General themes emerging from the presentations and discussions were identified as follows: To implement improvements in project management processes, agency leadership needs to decide that a new approach to project management is worth pursuing and then dedicate resources to developing a project management plan. The change to formalized project management and five-dimensional project management (5DPM) requires a culture shift in agencies from segmented “silo” processes to collaborative, cooperative processes that make communication and collaboration high priorities. Agencies need trained project managers who are empowered to execute the project management plan, as well as properly trained functional staff. Project management can be centralized or decentralized with equal effect. After an agency’s project management plan and structure are developed, software tools and other resources should be implemented to support the plan and structure. All projects will benefit from enhanced project management, but the project management plan should specify appropriate approaches for several project levels as defined by factors in addition to dollar value. Project management should be included in an agency’s project development manual.

Resident perceptions of natural resources between cities and across scales in the Pacific Northwest

As the global population becomes increasingly urban, research is needed to explore how local culture, land use, and policy will influence urban natural resource management. We used a broad-scale comparative approach and survey of residents within the Portland (Oregon)-Vancouver (Washington) metropolitan areas, USA, two states with similar geographical and ecological characteristics, but different approaches to land-use planning, to explore resident perceptions about natural resources at three scales of analysis: property level (“at or near my house”), neighborhood (“within a 20-minute walk from my house”), and metro level (“across the metro area”). At the metro-level scale, nonmetric multidimensional scaling revealed that the two cities were quite similar. However, affinity for particular landscape characteristics existed within each city with the greatest difference generally at the property-level scale. Portland respondents expressed affinity for large mature trees, tree-lined streets, public transportation, and proximity to stores and services. Vancouver respondents expressed affinity for plentiful accessible parking. We suggest three explanations that likely are not mutually exclusive. First, respondents are segmented based on preferences for particular amenities, such as convenience versus commuter needs. Second, historical land-use and tax policy legacies may influence individual decisions. Third, more environmentally attuned worldviews may influence an individual’s desire to produce environmentally friendly outcomes. Our findings highlight the importance of acknowledging variations in residents’ affinities for landscape characteristics across different scales and locations because these differences may influence future land-use policies about urban natural resources.

Determination of a Total Body Model of Efficiency Applied to a Rowing Movement in Humans

Efficiency represents the ratio of work done to energy expended. In human movement, it is desirable to maximise the work done or minimise the energy expenditure. Whilst research has examined the efficiency of human movement for the lower and upper body, there is a paucity of research which considers the efficiency of a total body movement. Rowing is a movement which encompasses all parts of the body to generate locomotion and is a useful modality to measure total body efficiency. It was the aim of this research to develop a total body model of efficiency and explore how skill level of participants and assumptions of the modelling process affected the efficiency estimates Three studies were used to develop and evaluate the efficiency model. Firstly, the efficiency of ten healthy males was established using rowing, cycling and arm cranking. The model included internal work from motion capture and efficiency estimates were comparable to published literature, indicating the suitability of the model to estimate efficiency. Secondly, the model was developed to include a multi-segmented trunk and twelve novice and twelve skilled participants were assessed for efficiency. Whilst the efficiency estimates were similar to published results, novice participants were assessed as more efficient. Issues such as the unique physiology of trained rowers and a lack of energy transfers in the model were considered contributing factors. Finally the model was redeveloped to account for energy transfers, where skilled participants had higher efficiency at large workloads. This work presents a novel model for estimating efficiency during a rowing motion. The specific inclusion of energy transfers expands previous knowledge of internal work and efficiency, demonstrating a need to include energy transfers in the assessment of efficiency of a total body action.

Modulateurs intégrés sur silicium pour la transmission de signaux à modulation d'amplitude multi-niveau

Au cours des dernières années, la photonique intégrée sur silicium a progressé rapidement. Les modulateurs issus de cette technologie présentent des caractéristiques potentiellement intéressantes pour les systèmes de communication à courte portée. En effet, il est prévu que ces modulateurs pourront être opérés à des vitesses de transmission élevées, tout en limitant le coût de fabrication et la consommation de puissance. Parallèlement, la modulation d’amplitude multi-niveau (PAM) est prometteuse pour ce type de systèmes. Ainsi, ce travail porte sur le développement de modulateurs de silicium pour la transmission de signaux PAM. Dans le premier chapitre, les concepts théoriques nécessaires à la conception de modulateurs de silicium sont présentés. Les modulateurs Mach-Zehnder et les modulateurs à base de réseau de Bragg sont principalement abordés. De plus, les effets électro-optiques dans le silicium, la modulation PAM, les différents types d’électrodes intégrées et la compensation des distorsions par traitement du signal sont détaillés.Dans le deuxième chapitre, un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées est présenté. La segmentation des électrodes permet la génération de signaux optiques PAM à partir de séquences binaires. Cette approche permet d’éliminer l’utilisation de convertisseur numérique-analogique en intégrant cette fonction dans le domaine optique, ce qui vise à réduire le coût du système de communication. Ce chapitre contient la description détaillée du modulateur, les résultats de caractérisation optique et de la caractérisation électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, les tests systèmes incluent l’utilisation de pré-compensation ou de post-compensation du signal sous la forme d’égalisation de la réponse en fréquence pour les formats de modulation PAM-4 et PAM-8 à différents taux binaires. Une vitesse de transmission de 30 Gb/s est démontrée dans les deux cas et ce malgré une limitation importante de la réponse en fréquence suite à l’ajout d’un assemblage des circuits radiofréquences (largeur de bande 3 dB de 8 GHz). Il s’agit de la première démonstration de modulation PAM-8 à l’aide d’un modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées. Finalement, les conclusions tirées de ce travail ont mené à la conception d’un deuxième modulateur Mach-Zehnder aux électrodes segmentées présentement en phase de test, dont les performances montrent un très grand potentiel. Dans le troisième chapitre, un modulateur à réseau de Bragg à deux sauts de phase est présenté. L’utilisation de réseaux de Bragg est une approche encore peu développée pour la modulation. En effet, la réponse spectrale de ces structures peut être contrôlée précisément, une caractéristique intéressante pour la conception de modulateurs. Dans ces travaux, nous proposons l’ajout de deux sauts de phase à un réseau de Bragg uniforme pour obtenir un pic de transmission dans la bande de réflexion de celui-ci. Ainsi, il est possible d’altérer l’amplitude du pic de transmission à l’aide d’une jonction pn. Comme pour le deuxième chapitre, ce chapitre inclut la description détaillée du modulateur, les résultats des caractérisations optique et électrique, ainsi que les tests systèmes. De plus, la caractérisation de jonctions pn à l’aide du modulateur à réseau de Bragg est expliquée. Des vitesses de transmission PAM-4 de 60 Gb/s et OOK de 55 Gb/s sont démontrées après la compensation des distorsions des signaux. À notre connaissance, il s’agit du modulateur à réseau de Bragg le plus rapide à ce jour. De plus, pour la première fois, les performances d’un tel modulateur s’approchent de celles des modulateurs de silicium les plus rapides utilisant des microrésonateurs en anneau ou des interféromètres Mach-Zehnder.

Développement et caractérisation de nouveaux nanocomposites polymères électriquement conductueurs pour plaques bipolaires de piles à combustible à membrane échangeuse de protons, PEMFC

Face à la diminution des ressources énergétiques et à l’augmentation de la pollution des énergies fossiles, de très nombreuses recherches sont actuellement menées pour produire de l’énergie propre et durable et pour réduire l’utilisation des sources d’énergies fossiles caractérisées par leur production intrinsèque des gaz à effet de serre. La pile à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) est une technologie qui prend de plus en plus d’ampleur pour produire l’énergie qui s’inscrit dans un contexte de développement durable. La PEMFC est un dispositif électrochimique qui fonctionne selon le principe inverse de l’électrolyse de l’eau. Elle convertit l’énergie de la réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène (ou l’air) en puissance électrique, chaleur et eau; son seul rejet dans l’atmosphère est de la vapeur d’eau. Une pile de type PEMFC est constituée d’un empilement Électrode-Membrane-Électrode (EME) où la membrane consiste en un électrolyte polymère solide séparant les deux électrodes (l’anode et la cathode). Cet ensemble est intégré entre deux plaques bipolaires (BP) qui permettent de collecter le courant électrique et de distribuer les gaz grâce à des chemins de circulation gravés sur chacune de ses deux faces. La plupart des recherches focalisent sur la PEMFC afin d’améliorer ses performances électriques et sa durabilité et aussi de réduire son coût de production. Ces recherches portent sur le développement et la caractérisation des divers éléments de ce type de pile; y compris les éléments les plus coûteux et les plus massifs, tels que les plaques bipolaires. La conception de ces plaques doit tenir compte de plusieurs paramètres : elles doivent posséder une bonne perméabilité aux gaz et doivent combiner les propriétés de résistance mécanique, de stabilité chimique et thermique ainsi qu’une conductivité électrique élevée. Elles doivent aussi permettre d’évacuer adéquatement la chaleur générée dans le cœur de la cellule. Les plaques bipolaires métalliques sont pénalisées par leur faible résistance à la corrosion et celles en graphite sont fragiles et leur coût de fabrication est élevé (dû aux phases d’usinage des canaux de cheminement des gaz). C’est pourquoi de nombreuses recherches sont orientées vers le développement d’un nouveau concept de plaques bipolaires. La voie la plus prometteuse est de remplacer les matériaux métalliques et le graphite par des composites à matrice polymère. Les plaques bipolaires composites apparaissent attrayantes en raison de leur facilité de mise en œuvre et leur faible coût de production mais nécessitent une amélioration de leurs propriétés électriques et mécaniques, d’où l’objectif principal de cette thèse dans laquelle on propose: i) un matériau nanocomposite développé par extrusion bi-vis qui est à base de polymères chargés d’additifs solides conducteurs, incluant des nanotubes de carbone. ii) fabriquer un prototype de plaque bipolaire à partir de ces matériaux en utilisant le procédé de compression à chaud avec un refroidissement contrôlé. Dans ce projet, deux polymères thermoplastiques ont été utilisés, le polyfluorure de vinylidène (PVDF) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Les charges électriquement conductrices sélectionnées sont: le noir de carbone, le graphite et les nanotubes de carbones. La combinaison de ces charges conductrices a été aussi étudiée visant à obtenir des formulations optimisées. La conductivité électrique à travers l’épaisseur des échantillons développés ainsi que leurs propriétés mécaniques ont été soigneusement caractérisées. Les résultats ont montré que non seulement la combinaison entre les charges conductrices influence les propriétés électriques et mécaniques des prototypes développés, mais aussi la distribution de ces charges (qui de son côté dépend de leur nature, leur taille et leurs propriétés de surface), avait aidé à améliorer les propriétés visées. Il a été observé que le traitement de surface des nanotubes de carbone avait aidé à l’amélioration de la conductivité électrique et la résistance mécanique des prototypes. Le taux de cristallinité généré durant le procédé de moulage par compression des prototypes de plaques bipolaires ainsi que la cinétique de cristallisation jouent un rôle important pour l’optimisation des propriétés électriques et mécaniques visées.