Influence of the Surface Viscosity on the Breakup of a Surfactant-Laden Drop

Abstract

Examinamos tanto teórica como experimentalmente la ruptura de una gota pendiente cargada con un tensioactivo insoluble. Los experimentos muestran que una cantidad significativa de tensioactivo queda atrapada en la gota satélite resultante. Este resultado contradice las predicciones teóricas anteriores, en las que los efectos de la variación de la tensión superficial se limitaban a la solutocapilaridad y a los esfuerzos de Marangoni. Resolvemos numéricamente las ecuaciones hidrodinámicas, incluyendo no sólo esos efectos sino también los de las viscosidades superficiales de cizallamiento y dilatacional. Demostramos que las viscosidades superficiales desempeñan un papel crítico para explicar la acumulación de surfactante en la gota satélite.

We examine both theoretically and experimentally the breakup of a pendant drop loaded with an insoluble surfactant. The experiments show that a significant amount of surfactant is trapped in the resulting satellite droplet. This result contradicts previous theoretical predictions, where the effects of surface tension variation were limited to solutocapillarity and Marangoni stresses. We solve numerically the hydrodynamic equations, including not only those effects but also those of surface shear and dilatational viscosities. We show that surface viscosities play a critical role to explain the accumulation of surfactant in the satellite droplet.