隨著全球范圍能源危機的加重，生物質(zhì)資源的研究與開發(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)資源中最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，因此對纖維素的結(jié)構(gòu)進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)，可以通過檢測探針和樣品之間的相互作用力，實現(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結(jié)晶纖維素大分子結(jié)構(gòu)進行分析，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)單元的錯位排列。Ｙａｍａｍｏｔｏ和Ｄｅｂｚｉ等后期的研究工作發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過熱處理后的熱亞穩(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對纖維素表面形態(tài)進行分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)選用的基體帶正電荷時，纖維素能夠舒展地附著在表面，而當(dāng)基體表面帶有負電荷時，纖維素則會形成緊湊的球形結(jié)構(gòu)存在于表面。上述現(xiàn)象是由于纖維素本身含有的極性羥基使其表面帶有負電荷而產(chǎn)生的。因此，在利用ＡＦＭ對纖維素的形態(tài)進行觀測時，需要綜合考慮基體材料對其形貌的影響。

造紙作為纖維素的一個重要工業(yè)應(yīng)用，ＡＦＭ對制漿工藝過程的改善具有現(xiàn)實指導(dǎo)意義。2000年，研究者通過ＡＦＭ對松木和樺木漿的表面進行了分析，對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)，在脫除木素的過程中，細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，這說明顆粒結(jié)構(gòu)的物質(zhì)主要是木素。最小顆粒粒徑與文獻中木素分子的理論值一致。2003年，Ｋｏｌｊｏｎｅｎ等利用ＡＦＭ對３種云杉機械漿（壓力磨木漿、熱磨機械漿和化學(xué)熱磨機械漿）表面化學(xué)和形貌進行了分析，發(fā)現(xiàn)機械漿纖維表面的不均勻性。Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ等利用ＡＦＭ和ＥＳＣＡ研究了２種云杉的熱磨機械漿的表面性能，同時探討了纖維分離溫度以及精磨工序的影響。

ＡＦＭ能夠測量纖維素表面的粗糙度，纖維素表面粗糙度對纖維間的結(jié)合力有一定的影響，因此對纖維表面粗糙度的分析具有實際意義。2001年，Ｓｎｅｌｌ等通過ＡＦＭ的Ｚ高度方向數(shù)據(jù)，對火炬松熱磨機械漿（ＴＭＰ）纖維表面粗糙度進行了測定。試驗結(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，同時結(jié)合ＳＥＭ斷面掃描發(fā)現(xiàn)，ＳｉＯ２添加量不同時，斷面結(jié)構(gòu)存在明顯的差別。