隨著全球范圍能源危機(jī)的加重，生物質(zhì)資源的研究與開(kāi)發(fā)引起了科研工作者廣泛的關(guān)注。而纖維素作為生物質(zhì)資源中更重要的一種天然高分子化合物，在紡織、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，因此對(duì)纖維素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究具有重要的意義。原子力顯微鏡作為一種新型的表面結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，可以通過(guò)檢測(cè)探針和樣品之間的相互作用力，實(shí)現(xiàn)纖維素表面形態(tài)和粗糙度的研究。

1998年，Ｂａｋｅｒ等利用原子力顯微鏡對(duì)結(jié)晶纖維素大分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)天然纖維素在結(jié)構(gòu)上以纖維二糖為重復(fù)單元，在整個(gè)結(jié)晶區(qū)內(nèi)，單斜晶系和三斜晶系緊密相連，并以１／４重復(fù)單元的錯(cuò)位排列。Ｙａｍａｍｏｔｏ和Ｄｅｂｚｉ等后期的研究工作發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)熱處理后的熱亞穩(wěn)型的三斜晶系可以轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的單斜晶系。2008年，有人利用ＡＦＭ對(duì)纖維素表面形態(tài)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)選用的基體帶正電荷時(shí)，纖維素能夠舒展地附著在表面，而當(dāng)基體表面帶有負(fù)電荷時(shí)，纖維素則會(huì)形成緊湊的球形結(jié)構(gòu)存在于表面。上述現(xiàn)象是由于纖維素本身含有的尤性羥基使其表面帶有負(fù)電荷而產(chǎn)生的。因此，在利用ＡＦＭ對(duì)纖維素的形態(tài)進(jìn)行觀(guān)測(cè)時(shí)，需要綜合考慮基體材料對(duì)其形貌的影響。

造紙作為纖維素的一個(gè)重要工業(yè)應(yīng)用，ＡＦＭ對(duì)制漿工藝過(guò)程的改善具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。2000年，研究者通過(guò)ＡＦＭ對(duì)松木和樺木漿的表面進(jìn)行了分析，對(duì)比了漿料氧脫木素的堿處理脫木素前后的纖維表面形貌的變化情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在脫除木素的過(guò)程中，細(xì)纖維表面取代了顆粒表面，并且隨著漿料Ｋａｐｐａ值降低，顆粒相也減少，這說(shuō)明顆粒結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要是木素。更小顆粒粒徑與文獻(xiàn)中木素分子的理論值一致。2003年，Ｋｏｌｊｏｎｅｎ等利用ＡＦＭ對(duì)３種云杉機(jī)械漿（壓力磨木漿、熱磨機(jī)械漿和化學(xué)熱磨機(jī)械漿）表面化學(xué)和形貌進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)械漿纖維表面的不均勻性。Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ等利用ＡＦＭ和ＥＳＣＡ研究了２種云杉的熱磨機(jī)械漿的表面性能，同時(shí)探討了纖維分離溫度以及精磨工序的影響。

ＡＦＭ能夠測(cè)量纖維素表面的粗糙度，纖維素表面粗糙度對(duì)纖維間的結(jié)合力有一定的影響，因此對(duì)纖維表面粗糙度的分析具有實(shí)際意義。2001年，Ｓｎｅｌｌ等通過(guò)ＡＦＭ的Ｚ高度方向數(shù)據(jù)，對(duì)火炬松熱磨機(jī)械漿（ＴＭＰ）纖維表面粗糙度進(jìn)行了測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果證明，纖維表面粗糙度隨著打漿壓力的增大而明顯增加。王建清等利用ＡＦＭ對(duì)添加不同含量ＳｉＯ２制得的纖維素薄膜的表面形貌及粗糙度進(jìn)行表征，發(fā)現(xiàn)隨著ＳｉＯ２含量的增加，復(fù)合納米纖維素薄膜的粗糙度在增加，同時(shí)結(jié)合ＳＥＭ斷面掃描發(fā)現(xiàn)，ＳｉＯ２添加量不同時(shí)，斷面結(jié)構(gòu)存在明顯的差別。