การโฟกัสการไหลในพลศาสตร์ของไหลเป็นเทคโนโลยีที่มีเป้าหมายในการผลิตหยดหรือฟองอากาศโดย วิธีการ ทางอุทกพลศาสตร์ โดยตรง ผลลัพธ์ที่ได้คือของเหลวหรือก๊าซที่กระจายตัว ซึ่งมักอยู่ในรูปของละอองลอย ละเอียด หรืออิมัลชันไม่จำเป็นต้องใช้แรงขับเคลื่อนอื่นใด นอกจากการสูบฉีดแบบดั้งเดิม ซึ่งเป็นความแตกต่างที่สำคัญกับเทคโนโลยีอื่นๆ ที่เทียบเคียงได้ เช่นอิเล็กโทรสเปรย์ (ซึ่ง ต้องใช้ สนามไฟฟ้า ) ทั้งการโฟกัสการไหลและอิเล็กโทรสเปรย์ที่ทำงานในสภาวะการใช้งานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด จะผลิตสเปรย์คุณภาพสูงที่ประกอบด้วยหยดที่มีขนาดสม่ำเสมอและควบคุมได้ดี การโฟกัสการไหลถูกคิดค้นโดยศาสตราจารย์ Alfonso M. Gañan-Calvo (ซึ่งปัจจุบันสอนอยู่ที่ ETSI ในมหาวิทยาลัยเซบียา ) ในปี 1994 ได้รับสิทธิบัตรในปี 1996 และตีพิมพ์ครั้งแรกในปี 1998

หลักการพื้นฐานประกอบด้วย ของเหลว เฟสต่อเนื่อง (ของเหลวโฟกัสหรือของเหลวหุ้ม) ที่อยู่ขนาบข้างหรือล้อมรอบเฟสที่กระจายตัว (ของเหลวโฟกัสหรือของเหลวแกนกลาง) เพื่อให้เกิดการแตกตัวของหยดหรือฟองอากาศในบริเวณใกล้เคียงกับรูที่ของเหลวทั้งสองถูกดันออกมา หลักการนี้สามารถขยายไปยังของเหลวร่วมแกน สองชนิดขึ้นไปได้ ก๊าซและของเหลวอาจถูกรวมเข้าด้วยกัน และขึ้นอยู่กับรูปทรงเรขาคณิตของท่อป้อนและรูรูปแบบการไหลอาจเป็นทรงกระบอกหรือระนาบ^{[ 1 ] [ 2 ]}การโฟกัสการไหลทั้งแบบทรงกระบอกและแบบระนาบนำไปสู่การพัฒนาที่หลากหลาย (ดูผลงานของ Peter Walzal ด้วย)

อุปกรณ์โฟกัสการไหลประกอบด้วยห้องความดันที่อัดความดันด้วยของเหลวโฟกัสที่จ่ายอย่างต่อเนื่อง ภายในห้องความดัน จะมีการฉีดของเหลวโฟกัสอย่างน้อยหนึ่งชนิดผ่านท่อป้อน แบบแคปิลลารี ซึ่งปลายท่อเปิดออกด้านหน้าของรูเล็กๆ ที่เชื่อมต่อห้องความดันกับสภาพแวดล้อมภายนอก กระแสของเหลวโฟกัส จะหล่อหลอมผิวของเหลว ให้เป็นรูปแหลม ทำให้เกิดไมโครหรือนาโนเจ็ทที่คงที่พุ่งออกจากห้องผ่านรู เจ็ทมีขนาดเล็กกว่ารูทางออกมาก จึงป้องกันการสัมผัสใดๆ (ซึ่งอาจนำไปสู่การตกตะกอนหรือปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์) ความไม่เสถียรของแคปิลลารีจะทำให้เจ็ทที่คงที่แตกตัวเป็นหยดหรือฟองอากาศที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ท่อป้อนอาจประกอบด้วยเข็มสองอันหรือมากกว่านั้นที่อยู่ตรงกลาง และของเหลวหรือก๊าซ ต่าง ๆ ที่ไม่สามารถผสมกันได้ เพื่อฉีดเข้าไป ทำให้เกิดหยดสารประกอบ ^{[ 3 ]}เมื่อบ่มอย่างเหมาะสม หยดดังกล่าวอาจนำไปสู่ไมโครแคปซูล หลายชั้น ที่มีเปลือกหลายชั้นที่มีความหนาที่ควบคุมได้ การโฟกัสการไหลช่วยให้การผลิตหยดได้มากถึงหลายล้านหยดต่อวินาทีเป็นไปอย่างรวดเร็วและควบคุมได้ เนื่องจากเจ็ทแตกตัวออก

บทบาทของแรงหนืดสัมผัสมีความสำคัญอย่างยิ่งในการสร้างรูปทรงเมนิสคัสที่คงที่ในการโฟกัสการไหล ดังที่แสดงให้เห็นในกรณีของเจ็ทของเหลวอย่างง่ายที่ล้อมรอบด้วยก๊าซ ในกรณีที่ไม่มี แรง หนืดสัมผัสที่ แข็งแรงเพียงพอ จะได้เมนิสคัสที่มีปลายกลม ทั้งการไหลของของเหลวภายในและการไหลของก๊าซภายนอกจะแสดง บริเวณ ที่หยุดนิ่งรอบๆ ปลายกลมแรงตึงผิว σ/D จะสมดุลกับการเปลี่ยนแปลงความดัน ที่เหมาะสม ข้ามส่วนต่อประสาน หากค่อยๆ เพิ่มอัตราการไหลของของเหลว Q ระบบจะพ่นของเหลวส่วนเกินออกมาเป็นระยะๆ เพื่อฟื้นคืนรูปทรงสมดุลปลายกลม อย่างไรก็ตาม เมื่อแรงหนืดสัมผัสมีความแข็งแรงเพียงพอเมื่อเทียบกับ σ/D พื้นผิวสามารถเปลี่ยนรูปเป็นรูปทรงเรียวที่คงที่ ซึ่งช่วยให้ของเหลวเร่งความเร็วได้อย่างต่อเนื่องและราบรื่นภายใต้การกระทำร่วมกันของความดันลดลง ΔP และแรงหนืดสัมผัส τs บนพื้นผิวของเหลว

ปัจจุบัน การโฟกัสการไหล (Flow Focusing) เป็นทางเลือกทางเทคโนโลยีที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับการนำตัวอย่างทางชีวภาพ (ไวรัส ไมโครคริสตัล โปรตีนออร์แกเนลล์ของเซลล์ ฯลฯ) เข้าสู่เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเอ็กซ์เรย์ ( XFEL ) ทั่วโลก เพื่อกำหนดโครงสร้างโมเลกุลที่ซับซ้อนโดยใช้ กระบวนการ Serial Femtosecond Crystallography (SFX) นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อ Gas Dynamic Virtual Nozzle (GDVN) เนื่องจากมีการนำมาใช้ในการพัฒนา SFX การโฟกัสการไหลยังสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร การแพทย์ เภสัชกรรม เครื่องสำอาง การถ่ายภาพ และสิ่งแวดล้อม รวมถึงการใช้งานอื่นๆ ที่เป็นไปได้ การผลิตอนุภาคผสมและไมโครแคปซูลเป็นสาขาที่สำคัญ เช่น การห่อหุ้มยา อนุภาคที่ติดฉลากด้วยสีย้อม และอนุภาคหลายแกน^{[ 4 ] [ 5 ]}การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ โฟลว์ไซโตเมตรี^{[ 6 ] [ 7 ]}และวงจรไมโครฟลูอิดิก^{[ 8 ] [ 9 ]}สารเพิ่มความคมชัดเช่น หยดและไมโครบั๊บเบิลสามารถผลิตได้ในอุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกแบบโฟกัสการไหล