L'anodisation est un procédé électrolytique permettant de produire un revêtement d'oxyde sur la surface d'un métal afin d'en augmenter la résistance à la corrosion et à l'abrasion. L'anodisation peut être effectuée à des températures basses afin d'obtenir des épaisseurs d'oxyde plus importantes. Le procédé porte alors le nom d'anodisation dure. Les pièces traitées peuvent atteindre des tolérances dimensionnelles très précises. Ainsi, lors du traitement, l'épaisseur d'oxyde déposée sur chacune des pièces se doit d'être la même pour toutes les faces de celles-ci. Dans ce projet, un alliage d'aluminium 6061-T6 extrudé a été utilisé afin d'étudier la variation d'épaisseurs de la couche d'oxyde entre les pièces dans une cellule d'anodisation industrielle, la variabilité des épaisseurs produites sur une même pièce et l'influence des paramètres d'opération sur la croissance de l'oxyde. Pour ce faire, des échantillons de forme cubique ont été anodisés dans une cellule industrielle et les épaisseurs de leurs différentes faces ont été mesurées. Des analyses sur l'homogénéité de l'électrolyte ont été conduites avec des tôles fabriquées du même alliage. Les microstructures de ces pièces ont aussi été analysées. L'étude a montré principalement qu'une agitation adéquate permettait de réduire la dispersion des épaisseurs d'oxyde produites et que le taux de croissance de l'oxyde était différent selon la micro structure.

La durée de vie des cuves d’électrolyse d’aluminium peut atteindre jusqu’à 3000 jours. Pendant cette période, les blocs cathodiques subissent divers changements physico-chimiques qui pourraient entraîner une augmentation de la résistivité électrique. L'augmentation peut être due à la migration du carbone de la fonte à la barre d'acier, à l’écart géométrique entre le bloc cathodique et la fonte, la fissuration de la cathode, etc. Ce mémoire se concentre toutefois uniquement sur l'évolution de la résistivité électrique dans les barres collectrices. Pour révéler les principaux phénomènes responsables de l'augmentation de la résistivité électrique, des analyses chimiques, des tests de résistivité électrique et des métallographies ont été faits sur deux barres d’acier prises à partir de cellules Hall-Héroult après autopsies. La perte de tension ainsi que la température ont été mesurées sur 16 échantillons le long de chaque barre d’acier. La résistivité électrique peut atteindre 1,21μΩ-m pour une barre d'acier de 2505 jours. / La durée de vie des cuves d’électrolyse d’aluminium peut atteindre jusqu’à 3000 jours. Pendant cette période, les blocs cathodiques subissent divers changements physico-chimiques qui pourraient entraîner une augmentation de la résistivité électrique. L'augmentation peut être due à la migration du carbone de la fonte à la barre d'acier, à l’écart géométrique entre le bloc cathodique et la fonte, la fissuration de la cathode, etc. Ce mémoire se concentre toutefois uniquement sur l'évolution de la résistivité électrique dans les barres collectrices. Pour révéler les principaux phénomènes responsables de l'augmentation de la résistivité électrique, des analyses chimiques, des tests de résistivité électrique et des métallographies ont été faits sur deux barres d’acier prises à partir de cellules Hall-Héroult après autopsies. La perte de tension ainsi que la température ont été mesurées sur 16 échantillons le long de chaque barre d’acier. La résistivité électrique peut atteindre 1,21μΩ-m pour une barre d'acier de 2505 jours. / Life span of aluminium smelting electrolysis cells can reach up to 3000 days. During this period, cathode blocks go under various physical and chemical changes that could result in an increase of electrical resistivity. The increase may be due to carbon migration from the cast iron to the steel bars, gap evolution between the cathode block and the cast iron, cathode cracking, etc. This thesis focuses, however, only the evolution of electrical resistivity of collector steel bars. To reveal the main phenomena responsible for the electrical resistivity increase, chemical analysis, metallographic and electrical resistivity tests were conducted on two steels bars picked up from two Hall-Héroult cells after their autopsies. Cathode voltage loss and temperature were measured using electrically insulated internal probes and thermocouples on 16 samples from each steel bar. Electrical resistivity can reach up to 1.21μΩ-m for a steel bar aged for 2505 days and it depends on temperature and carbon concentration. / Life span of aluminium smelting electrolysis cells can reach up to 3000 days. During this period, cathode blocks go under various physical and chemical changes that could result in an increase of electrical resistivity. The increase may be due to carbon migration from the cast iron to the steel bars, gap evolution between the cathode block and the cast iron, cathode cracking, etc. This thesis focuses, however, only the evolution of electrical resistivity of collector steel bars. To reveal the main phenomena responsible for the electrical resistivity increase, chemical analysis, metallographic and electrical resistivity tests were conducted on two steels bars picked up from two Hall-Héroult cells after their autopsies. Cathode voltage loss and temperature were measured using electrically insulated internal probes and thermocouples on 16 samples from each steel bar. Electrical resistivity can reach up to 1.21μΩ-m for a steel bar aged for 2505 days and it depends on temperature and carbon concentration.

La coulée semi-continue est un procédé utilisé depuis une soixantaine d'années en industrie pour la production de lingots de laminage et de billettes d'extrusion. Malgré son usage populaire, cette méthode ne permet pas encore de couler des pièces exemptes de défaut. Un des problèmes récurant de ce processus de fabrication est la formation d'une fissuration à chaud dans la pièce coulée. Lorsque ce phénomène se présente dans le produit, il devient inutilisable, ce qui crée une perte énorme au niveau de la productivité. Ce défaut survient lorsque le métal est dans l'état semi-solide. La fissuration à chaud peut prendre naissance une fois que la fraction solide a atteint une valeur de 0,9. À ce stade, les particules solides forment un réseau solide appelé squelette. La phase liquide se présente sous forme de film autour des grains solides. Les gradients thermiques provoquent une contraction de la pièce. Cela a pour conséquence de générer des contraintes sur le squelette. Une fissure apparaît si cette déformation imposée est plus élevée que la résistance du réseau semi-solide. Elle va se propager dans le liquide intergranulaire, donnant ainsi naissance à une fissuration à chaud, si elle n'est pas comblée par un apport de métal liquide. Pour comprendre ce phénomène, un modèle tenant compte de l'évolution de la contrainte, dans la pièce en processus de solidification, en fonction de la déformation et de la température a été développée par D. Larouche. Cette théorie est basée sur des expériences faites sur un appareil simulant les conditions de solidification de la coulée semi-continue. Le modèle constitutif qui en découle représente le comportement contrainte-déformation d'un alliage lorsque celui-ci est dans un état semi-solide. Cette loi comportementale a été implantée dans un modèle thermomécanique 3D de la coulée semi-continue créé avec ABAQUS, un logiciel d'élément finis. Un critère de fissuration à chaud a été appliqué sur les contraintes calculées, générées par la modélisation, afin de déterminer s'il y a présence ou non de ce défaut dans la pièce coulée.

La déchirure à chaud est un défaut important observé lors de la coulée de certains alliages d'aluminium. Elle se produit au cours de la solidification lorsqu’une petite quantité de phase liquide reste emprisonnée dans la phase solide, affaiblissant la résistance en tension et conduisant à la fissuration de l’alliage. Dans le cas de la coulée semi-continue d’alliages d'aluminium (coulée avec refroidissement intensif et continue), la fissuration à chaud s’initie à la surface des lingots de laminage, là où la microstructure est particulièrement vulnérable, c’est-à-dire juste après la zone du refroidissement primaire. Afin d'étudier le comportement thermomécanique de ces alliages lors de la fissuration à chaud et l'impact de l’utilisation d’affineurs de grains, des essais de traction ont été effectués à de faibles taux de déformation sur des échantillons solidifiés dans un état semi-solide (fraction solide ~90-95% vol.) avec l'aide d'un appareil appelé DCSS (Direct Chill Surface Simulator). Cet appareil est constitué d’un banc d’essai reproduisant les conditions existantes pendant le refroidissement primaire du procédé de coulée semi-continue d’alliages d’aluminium. Le comportement thermomécanique des échantillons partiellement solidifiés sous l’application de charges en tension a été analysé et la formation de fissures à chaud a été observée. La température à différents endroits dans les échantillons, la charge appliquée et la déformation en surface ont été mesurées lors d’essais de traction effectués sur les alliages d'aluminium AA5182, AA6111 et AA3104. La microstructure de chaque spécimen a été examinée et analysée à l'aide d’un microscope optique afin d’évaluer l’aspect colonnaire ou équiaxe des grains et de son effet sur le comportement thermomécanique de l'alliage. Une importance particulière a été portée sur l'évaluation de la fraction solide présente dans chaque échantillon coulé au début des essais de traction, tenant compte de la température locale, du gradient thermique et des taux de refroidissement appliqués. Il a été observé que des concentrations excessives d’affineur de grains diminuaient la résistance mécanique en tension des coquilles solidifiées en raison d’une porosité plus élevée induite par une nucléation plus facile des nouvelles phases (gaz inclus). On a aussi constaté que les taux de refroidissement de l’alliage augmentaient avec la quantité d’affineur de grains, relié à un phénomène associé au nombre plus élevé des points de contact avec la surface du moule causés par les nombreux petits grains équiaxes. Finalement, la conception d’un critère basé sur la contrainte thermomécanique pour expliquer la fissuration à chaud a été renforcée par l’observation d’une meilleure résistance mécanique en tension obtenue sur des coquilles avec des microstructures non affinées pour les alliages AA5182 et AA6111 ayant des fractions solides similaires, mais avec des tailles de grain significativement différentes. / Hot tearing is a severe defect in aluminum castings which is produced during solidification when a certain amount of liquid phase remains and weakens the tensile resistance of the alloy. In direct chill casting of aluminum alloys, hot tears initiate at the surface of sheet ingots just after the primary cooling zone, where the microstructure is particularly vulnerable. In order to study the thermomechanical properties of these alloys and the effect of grain refiners on their thermo-mechanical behaviour, tensile tests were carried out on specimens in the semi-solid state (~90-95% solid fraction) and at low strain rates using an apparatus called Direct Chill Surface Simulator (DCSS). This apparatus is an instrumented rig test reproducing the conditions prevailing during the primary cooling stage of the DC casting process. The thermomechanical behavior of solidifying shells and the hot tear formation under applied tensile loads was analyzed and the occurrence of hot tearing was observed. The temperature in different locations of the casting, applied load and surface strain were monitored during the tensile tests conducted on aluminum alloys AA5182, AA6111 and AA3104. The microstructure of the tested specimens was examined using the optical microscope to evaluate the columnar or equiaxed aspect of grains and their effect on the thermomechanical response of the alloy. A special emphasis has been given to the evaluation of the solid fraction existing in the castings at the start of the tensile tests, taking into account the local temperature, thermal gradient and cooling rates experienced. It was found that excessive grain refiner additions decreased the strength of solidifying shells because of the increased level of porosity induced by easier nucleation of new phases (gas included). It was also observed that cooling rates increased with the level of grain refiner, a phenomenon that was associated to the higher number of contact points with the mould obtained with numerous small equiaxed grains. Finally, the concept of a stress based criterion for hot tearing was reinforced by the strengths obtained on not grain refined AA5182 and AA6111 alloys showing similar solid fraction near the surface, but with significantly different grain sizes.

La qualité de la récupération des minéraux et métaux de valeur contenus dans les minerais est fortement liée à la granulométrie des particules soumises au procédé d'enrichissement. La granulométrie est généralement contrôlée par les hydrocyclones du circuit de broyage. Une inspection détaillée de ces équipements n'est pas évidente; ce qui entraîne souvent une classification inefficace. L'objectif du projet est d'évaluer l'opération d'un hydrocyclone dans différentes situations anormales de fonctionnement causées par des bris mécaniques ou encore des conditions de surcharge. Les travaux avec un hydrocyclone en usine pilote ont fourni les données pour évaluer l'impact des anomalies sur la classification et permis de calibrer un modèle qui est capable de détecter un problème d'opération de l'hydrocyclone.

La flottation est un procédé de séparation dont l'objectif est de séparer les minéraux de valeur de la gangue pour leur récupération sous forme de concentré. Au cours de ce processus, on distingue principalement deux étapes : la première est la sélection et la collecte des particules de valeur et par la suite, la seconde a pour objectif la récupération des particules à partir de l'appareil. Le produit ainsi obtenu se nomme le concentré, qui est ensuite commercialisé par les entreprises minières pour en tirer un bénéfice économique. Ces concentrés sont évalués à l'aide des termes économiques d'un document appelé contrat de smeltage. L'objectif de ce contrat est de normaliser la qualité et la quantité de concentré vendu par les concentrateurs aux fonderies. Ainsi, un objectif clé pour maximiser les recettes tout en respectant les spécifications du client est de pouvoir contrôler la récupération et la teneur des particules de valeur dans le concentré produit. Le projet de recherche mis en oeuvre par l'Université Laval cherche à atteindre cet objectif, en utilisant comme exemple un appareil courant de séparation appelé colonne de flottation. L'exécution du projet comporte diverses étapes dont la première est de mesurer et contrôler les variables qui interviennent dans l'optimisation de la récupération et de la teneur du concentré. Le projet se déroule autour d'une colonne pilote de 7,2 mètres de haut et de 14 cm de diamètre alimentée avec la même pulpe qu'une colonne de nettoyage industrielle dans le circuit de cuivre du concentrateur Laronde (Agnico-Eagle Mines). Cette colonne expérimentale est munie de capteurs de profondeur d'écume, de taux de rétention de gaz et de différentiel d'eau, tous basés sur l'utilisation de la conductivité électrique comme propriété mesurable en ligne. La dernière de ces variables, correspondant au flux net d'eau qui traverse l'interface entre l'écume et la pulpe dans une colonne, est en grande mesure responsable de la teneur du concentré dans l'étape de nettoyage des circuits de flottation [7], [8], [9]. La première phase du travail a été effectuée par un groupe multidisciplinaire du département de génie électrique et de génie informatique et du département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux de l'Université Laval, et a eu comme objectif la construction, l'installation et la mise en fonction d'une colonne pilote et de ses appareils accessoires (pompes, réservoirs, etc.). Par la suite, Riquelme [25] a développé un nouveau système de mesure électronique conçu pour mesurer la conductivité électrique dans le système de contrôle de la colonne et, particulièrement, dans les capteurs de profondeur d'écume et de taux de rétention de gaz en ligne. Ce mémoire présente la validation du système de mesure développé par Riquelme dans le laboratoire de flottation de l'Université Laval, système qui a ensuite été testé dans un système de trois phases dans la colonne pilote installée au concentrateur Laronde. Les résultats obtenus ont permis de développer une méthodologie pour l'obtention d'une relation empirique qui permet d'estimer en ligne le différentiel d'eau. L'application de cette méthode aux colonnes industrielles de ce concentrateur devrait être considérée dans un proche avenir.

Les stents coronariens métalliques dégradables émergent comme une alternative possible aux stents permanents fabriqués à partir de métaux résistants à la corrosion comme l'acier inoxydable 316L. Le fer pur est un candidat intéressant pour les stents dégradables en termes de propriétés mécaniques, de dégradation et de biocompatibilité. Ce projet est le premier à étudier la faisabilité d’utiliser l'électroformage pour produire le fer comme matériau structural dans les stents dégradables. Dans ce projet, un processus de dépôt électrolytique a d’abord été développé. Les couches de fer produites ont une microstructure fine, une limite élastique élevée ainsi qu’une résistance à la traction ayant des valeurs comparables à celles de l'acier inoxydable 316L. Un traitement thermique de recuit à 550 ˚C pendant 1 h a produit une recristallisation dans le fer et a amélioré sa ductilité de 8 à 18 %. Des tests de corrosion par polarisation potentiodynamique et par immersion statique et dynamique ont permis l’étude de la dégradation du fer électroformé en solution de Hank. Il a été montré que le fer électrodéposé se corrode plus rapidement que le fer Armco ® déjà implanté comme stents biodégradables. L'effet de la densité de courant en tant que paramètre de l'électroformage sur la microstructure et la dégradation de fer a aussi été étudié. L’étude de diffraction d'électrons rétrodiffusés (EBSD) a montré que différentes microstructures, y compris la taille des grains et la texture, peuvent être produites à différentes densités de courant de 1 à 10 A dm-2. Le plus haut taux de dégradation a été obtenu pour le fer fabriqué à 5 A dm-2, car celui-ci possède la plus petite taille de grains et ceux-ci sont équiaxes avec des orientations aléatoires qui présentent un plus grand volume de joints de grains entraînant un taux de dégradation plus rapide. Enfin, le procédé d’électroformage a été appliqué avec succès pour la fabrication de mini-tubes de fer. Les mini-tubes de fer ont été électroformés sur les échantillons cylindriques d’étain qui ont été décollés par fusion du substrat après le processus. Les mini-tubes ont ensuite été utilisés pour la fabrication de stents de fer par découpe au laser. Les stents de fer ont montré une taille moyenne des grains de 5 µm après recuit et décapage à l'acide. Cette taille du grain est plus fine que celle généralement obtenue pour des stents SS 316L et pourrait fournir des propriétés mécaniques élevées et une dégradation ciblée pour les stents de fer électroformés. / Degradable metallic coronary stents have emerged as possible alternatives for permanent stents fabricated from corrosion-resistant metals such as 316L stainless steel (316L SS). Pure iron has shown to be an interesting candidate for degradable stents in terms of mechanical properties, degradation and biocompatibility. This project is the first to investigate the feasibility of using electroforming process for production of iron for degradable stents where the material is used for a load-bearing application. In this project, firstly, an electroforming process was developed. The produced iron foils showed a fine microstructure and high yield and tensile strength were also obtained comparable to those of 316L SS. Annealing at 550˚C for 1h induced recrystallization in iron and improved its ductility from 8 to 18%. The investigation of the degradation of electroformed iron in Hank’s solution using potentiodynamic polarization, static immersion and dynamic degradation tests showed that it corrodes faster than Armco® iron previously investigated for degradable stents. The effect of current density as an electroforming parameter on the microstructure and thereby the degradation of iron was also studied. Electron backscatter diffraction (EBSD) showed that different microstructures including grain size and texture were produced at different current densities from 1-10 A dm-2. The highest degradation rate was obtained for iron fabricated at 5 A dm-2 since it possesses small grain size and equiaxed grains with random orientations providing more grain boundary volume can be held responsible for its faster degradation rate compared to the other iron samples. Finally, the electroforming process was successfully applied for the fabrication of iron tubes. Iron tubes were electroformed on Sn cylinders which were separated from them by melting after the process. The tubes were then used for the fabrication of iron stents by laser-cutting. Iron stents fabricated from electroformed tubes demonstrated an average grain size of 5 µm after annealing and acid-pickling. This grain size is finer than what usually obtained for 316L SS stents and could potentially provide high mechanical properties and targeted degradation for electroformed iron stents.

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est couramment utilisée en médecine pour obtenir des images anatomiques de haute résolution. L’IRM permet également de suivre la migration de cellules injectées in vivo. Dans ce contexte, un agent de contraste est nécessaire afin de clairement visualiser les cellules. Actuellement, les produits de contraste les plus utilisés en IRM clinique sont les chélates de gadolinium puisqu’ils permettent de rehausser le signal des tissus fortement vascularisés. Cependant, la majorité de ces composés ne sont que faiblement internalisés et retenus à l’intérieur des cellules. Afin de permettre un marquage cellulaire plus efficace, des nanoparticules d’oxyde de gadolinium (Gd2O3) ont récemment été développées. La première partie de ce projet de maîtrise consistait donc en l’utilisation de ces particules, revêtues de diéthylène glycol (Gd2O3-DEG), comme marqueur cellulaire. Une fois marquées avec ce produit, les cellules peuvent être visualisées en IRM, in vitro et in vivo (œuf de poulet fertilisé). Or, les particules de Gd2O3-DEG s’agglomèrent en solution aqueuse saline (milieu de culture) et à haute concentration, elles peuvent affecter la prolifération des cellules. De ce fait, la seconde partie de ce projet consistait à remplacer le DEG par du polyéthylène glycol (PEG) afin de conférer aux nanocristaux une meilleure stabilité et de diminuer leur cytotoxicité. Dans le cadre de cette maîtrise, le greffage de PEG a été réalisé à l’aide de trois polymères différents, soit le PEG-phosphate, le PEG-silane et le PEG diacide. Dans le but de déterminer le meilleur groupement chimique pouvant réagir avec le Gd2O3, ces polymères ont été greffés à la fois sur les particules et sur des films minces de Gd2O3. Différentes stratégies de greffage ont été élaborées avec les deux systèmes afin d’identifier les conditions de réaction optimales. Suite à ces expériences, les caractéristiques physico-chimiques des particules et des surfaces recouvertes de PEG ont été mesurées à l’aide de différentes techniques d’analyse. En somme, cette étude a permis de démontrer que le PEG-phosphate interagit plus fortement avec les nanomatériaux à base de Gd2O3 que les deux autres PEG. De plus, les particules de Gd2O3-PEG-phosphate possèdent des propriétés physico-chimiques et relaxométriques supérieures à tous les autres systèmes étudiés dans le cadre de ce projet (nanoparticules revêtues de DEG, de PEG-silane et de PEG diacide). Ces particules pourraient donc être considérées, dans le futur, comme agent de contraste pour l’IRM cellulaire et pourraient remplacer les produits employés à ce jour (principalement des nanoparticules d’oxyde de fer). / Magnetic resonance imaging (MRI) is widely used in medicine to achieve high resolution, in-depth anatomical images. MRI can also be used to detect cells injected in vivo and to track their migration. For this purpose, the cells cannot be clearly visualized in MRI without the use of contrast agents. Gadolinium (III) complexes are by far the most widely used contrast agents in clinical medicine because they provide a drastic enhancement of MRI signal in vascularized tissues. However, the vast majority of these chelates is poorly uptaken and retained into cells. In order to efficiently label cells, gadolinium oxide nanoparticles (Gd2O3) have been recently developed. Therefore, these particles, covered with diethylene glycol (DEG-Gd2O3), were used in the first part of this project to label cells. DEG-Gd2O3-labeled cells can be visualized in MRI, in vitro and in vivo (using the chicken embryo model). However, DEG-Gd2O3 particles aggregate in aqueous saline solution (cell culture medium) and at high concentration, they can impact on the cell proliferation. Molecules such as polyethylene glycol (PEG) can be used to remove DEG so as to improve the stability of the particles and to limit their cytotoxicity. In the course of this project, DEG-Gd2O3 particles were treated with three different polymers: PEG-phosphate, PEG-silane and PEG diacid. In order to determine the functional group that can react strongly with the rare-earth oxide, these polymers were grafted on both Gd2O3 particles and thin films. Different grafting methodologies were developed to identify the optimal reaction conditions. The physicochemical properties of the PEG-Gd2O3 particles and the PEG-treated surfaces were measured with different surface characterization techniques. In conclusion, this study shows that PEG-phosphate reacts more strongly with Gd2O3 nanomaterials compared to the other PEG derivatives. Moreover, PEG-phosphate-Gd2O3 particles have better physicochemical and relaxometric properties than all the other systems studied in this research project (particles covered with DEG, PEG-silane and PEG diacid). These particles might be considered in the future as a potential contrast agent for cellular MRI and could replace the products used currently (mainly iron oxides nanoparticles).

Dans cette thèse, quelques problèmes courants rencontrés lors de l'électroraffinage et l'extraction par voie électrochimique du cuivre ont été étudiés à l'aide de la technique récente du bruit électrochimique (BE) effectuée dans la condition galvanostatique. Les travaux peuvent être divisés en deux sections soient la déposition cathodique et la dissolution anodique. Dans la section cathodique, l'électrodéposition du cuivre en présence de thiourée et de gélatine en tant qu'additifs a été étudiée par BE. Les analyses statistiques et spectrales du BE ont démontré que cette technique peut révéler des informations pertinentes concernant la morphologie et la qualité du dépôt, particulièrement la rugosité, étroitement reliée aux résultats des études macroscopiques et microscopiques. L'influence du sélénium comme impureté lors de la déposition du cuivre a également été investiguée par des mesures de BE dans le domaine du temps. Dans ce travail, une bonne corrélation a été établie entre la morphologie spongieuse et poreuse du dépôt et les résultats des analyses de signaux (skewness et kurtosis). La section anodique a été concentrée sur la passivation de différentes anodes d'alliages de cuivre. Les analyses statistiques, spectrales et ondelettes (wavelet) ont été effectuées sur les signaux du BE reliés aux courbes de chronopotentiogramme dans différentes régions de passivation. Différents paramètres de signaux ont été identifiés comme indicateur d'apparition de la passivation lors de la dissolution d'une anode de cuivre impur. Le potentiel de cette technique considéré comme étant un outil de suivi en continue de la passivation, indépendamment du type d'impuretés d'anode, a également été démontré dans cette thèse. Cette généralisation est importante pour examiner le phénomène d'apparition de la passivation et sa prévision au cours du processus. L'influence des additifs (2 mg/1 de gélatine et de 4 mg/1 de thiourée) sur la passivation de deux alliages de cuivre Cu-Pb et Cu-Sb a été évaluée en utilisant différentes techniques d'analyse du BE. Cette étude a montré que les analyses des signaux du BE sont utiles et prometteuses pour surveiller la passivation pour des études de la corrosion anodique dans des conditions de raffinage simulées en présence d'additifs. Finalement, des formes de corrosion possibles des anodes d'alliages de cuivre ont également été examinées dans différentes régions des courbes choronopotentiométrique correspondantes et ont été corrélées avec certains paramètres obtenus lors des analyses de signaux du BE.

La disponibilité limitée de vaisseaux sanguins autologues pour les chirurgies vasculaires telles que le pontage coronarien ou périphérique et les performances cliniques insuffisantes des prothèses vasculaires pour le remplacement de vaisseaux sanguins de petit diamètre (Ø < 6 mm) justifie la recherche dans le domaine du génie tissulaire vasculaire. L’une des stratégies explorées – le génie tissulaire fonctionnel – vise à régénérer un vaisseau sanguin in vitro dans un environnement contrôlé appelé bioréacteur. L’objectif de cette thèse est de concevoir un bioréacteur à perfusion et de développer un système de contrôle pour ce bioréacteur afin d’interagir de manière dynamique avec une construction artérielle dans le but de guider et de stimuler la maturation de constructions artérielles. La principale question étudiée dans ce projet est de déterminer comment choisir les conditions de culture à l’intérieur d’un bioréacteur le plus efficacement possible. Deux grands enjeux ont été identifiés : d’abord, le besoin de comprendre les différents phénomènes physiques et biologiques qui se déroulent à l’intérieur du bioréacteur. Ensuite, la nécessité de diriger la régénération du tissu vasculaire. Une commande utilisant le concept de programmation génétique fut développé afin de modéliser en temps réel la régénération du tissu vasculaire. En utilisant les modèles générés, la commande recherche une stratégie optimale de culture (déformation circonférentielle, cisaillement longitudinal et fréquence du débit pulsé) en considérant un processus de décision Markovien résolu par programmation dynamique. Par simulation numérique, on montre que cette méthode a le potentiel de favoriser une croissance plus rapide et plus sécuritaire des tissus en culture et permet d’identifier plus efficacement les paramètres importants pour la croissance et le remodelage des constructions artérielles. La commande est capable de gérer des modèles de croissance non linéaires. Expérimentalement, le système développé permet de mieux comprendre l’évolution des propriétés mécaniques d’une construction artérielle dans un bioréacteur. / The limited availability of autologous blood vessels for bypass surgeries (coronary or peripheral) and the poor patency rate of vascular prosthesis for the replacement of small diameter vessels (Ø < 6 mm) motivate researches in the domain of vascular tissue engineering. One of the possible strategies named functional tissue engineering aims to regenerate a blood vessel in vitro in a controlled environment. The objective of this thesis is to design a perfusion bioreactor and develop a control system able to dynamically interact with a growing blood vessel in order to guide and stimulate the maturation of the vascular construct. The principal question addressed in this work is: How to choose culture conditions in a bioreactor in the most efficient way? Two main challenges have been identified: first, the need to develop a better comprehension of the physical and biological phenomenon occurring in bioreactors; second, the need to influence and optimize vascular tissue maturation. A controller based on the concept of genetic programming was developed for real-time modeling of vascular tissue regeneration. Using the produced models, the controller searches an optimal culture strategy (circumferential strain, longitudinal shear stress and frequency of the pulsed pressure signal) by the mean of a Markov decision process solved by dynamic programming. Numerical simulations showed that the method has the potential to improve growth, safety of the process, and information gathering. The controller is able to work with common nonlinearities in tissue growth. Experimental results show that the controller is able to identify important culture parameters for the growth and remodelling of tissue engineered blood vessels. Furthermore, this bioreactor represents an interesting tool to study the evolution of the mechanical properties of a vascular construct during maturation.