Histoires de réussite

Les capteurs à faible coût produisent une technologie à fort impact

Photo of Gord Harling and Dr. Qin holding Colton medal and certificate
M. Yiheng Qin, PhD, a développé un nouveau processus d’impression à jet d’encre qui offre à l’industrie une méthode économique de fabrication de capteurs électrochimiques ultra-précis pour la surveillance de la qualité de l’eau.

M. Yiheng Qin, PhD, innovateur dans le secteur de la microfluidique, a perfectionné ses compétences en travaillant dans des installations de calibre mondial sous l’encadrement de chercheurs de pointe. Toutefois, ses technologies de détection révolutionnaires comprennent de vieilles technologies comme l’encre et le simple crayon à mine de plomb.

En combinant son expertise de la haute technologie et les matériaux à basse technologie, il a créé une solution simple et économique à un problème mondial : comment les collectivités à ressources limitées peuvent-elles savoir que leur eau est potable ?

« Je me suis intéressé à la microfluidique lors de mes études de premier cycle, car elle s’applique dans une grande variété de secteurs », dit M. Qin. « On peut s’en servir dans le domaine de la détection, et toutes sortes de procédés chimiques et biologiques ».

Cet intérêt l’a mené vers l’Institut de technologie Chalmers (Chalmers Institute of Technology) en Suède, où ses études de maîtrise portaient sur l’électronique flexible. « L’Institut possède une salle blanche ultramoderne et je me suis servi de leurs installations pour fabriquer des structures minuscules et fines », dit M. Qin.

Il a ensuite poursuivi ses études à l’Université McMaster en vue de l’obtention du doctorat sous l’encadrement de M. Jamal Deen, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en technologies de l’information, et M. Nan-Xing Hu, chercheur associé au Centre de recherche Xerox du Canada. Il a également eu l’occasion de participer à un projet de collaboration entre le Canada et l’Inde qui consistait à étudier la surveillance rapide et fiable de la qualité de l’eau dans des endroits n’ayant pas l’accès à des équipements sophistiqués ni à des techniciens en qualité de l’eau.

« Les industries souhaitent intégrer nos techniques à leurs propres produits »

Ce défi était intrigant pour M. Qin et l’impression à jet d’encre semblait être une solution possible selon lui. « Je me suis dit que nous pourrions utiliser cette technique contrôlable afin de capter l’acidité de l’eau, un indicateur clé de la qualité de l’eau ».

Il a réussi l’exploit en créant un nouveau processus d’impression pour déposer une mince couche de palladium. Contrairement aux méthodes de fabrication conventionnelles, l’impression à jet d’encre fait en sorte que seuls les endroits visés pour la détection reçoivent « l’encre » de palladium, ce qui diminue la consommation de métal, élimine les déchets et réduit les coûts.

Ensuite, M. Qin a commencé à essayer des approches encore plus simples : dessiner des capteurs à la main sur papier, utiliser des matériaux à faible coût, comme le papier-filtre, les stylos à encre et les crayons à mine de graphite, pour d’autres indicateurs de la qualité de l’eau, comme le chlore libre. Ces méthodes simples et durables font en sorte que les utilisateurs et les fabricants n’ont pas besoin d’être des techniciens spécialisés, ce qui constitue un avantage majeur pour les collectivités éloignées qui n’ont pas l’accès à des experts ou à de l’équipement d’analyse sophistiqué, ni aux fonds nécessaires pour ceux-ci.

M. Qin a ensuite intégré ses capteurs de pH, de température et de chlore libre dans un seul capteur de sonde électrochimique à un coût total de fabrication de moins de 0,50 $. « On trempe le capteur de sonde dans de l’eau et il est lié par un câble à un système électronique qui donne une lecture de l’analyse ». Son système a été mis à l’essai avec succès avec des échantillons d’eau du lac Ontario et de plusieurs réseaux municipaux d’approvisionnement d’eau. D’après les essais menés, le capteur a une précision de plus de 90 %.

La polyvalence et le potentiel commercial du travail de M. Qin a suscité l’intérêt de plusieurs collaborateurs industriels, notamment Xerox Canada, Voltek Energy inc., KIK Custom Products inc., et le géant du domaine biomédical ChroMedX Ltée. « Les industries souhaitent intégrer nos techniques à leurs propres produits », dit M. Qin. Il travaille actuellement chez ExVivo Labs inc. à Kitchener, en Ontario, à la mise au point de produits pour les dispositifs de test d’allergies.

En 2019, M. Qin était le lauréat de la médaille Douglas R. Colton de CMC Microsystèmes pour l’excellence en recherche pour souligner l’importance et le caractère novateur de son travail. Mais pour lui, la plus grande récompense a été d’atteindre son objectif de combler un besoin de longue date. « Dans un grand nombre de collectivités, l’avis d’ébullition de l’eau est en vigueur depuis plusieurs années. Je sais maintenant qu’il est possible de créer quelque chose de simple et utile afin que les gens puissent s’assurer que leur eau est potable ».

mars 2020

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