木材作為傳統(tǒng)的４大材料（其他為塑料、水泥、鋼鐵）之一，是具有多尺度分級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜天然高分子復(fù)合材料。它具有高強(qiáng)重比、良好的聲學(xué)和美學(xué)等特性，但也存在著尺寸不穩(wěn)定、易腐朽、易燃燒等缺陷，在某種程度上嚴(yán)重制約了木材的使用。近幾十年來(lái)，許多科研工作者已致力于木材的改性工作，以便提高木材的強(qiáng)度，改善其尺寸穩(wěn)定性以及防腐和阻燃等性能。因此，需要借助各種表征手段對(duì)改性后木材的結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)性能進(jìn)行研究，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)木材結(jié)構(gòu)信息的準(zhǔn)確把握和進(jìn)一步拓寬木材的應(yīng)用范圍。目前，對(duì)木材結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能進(jìn)行表征的技術(shù)主要有拉曼光譜儀、Ｘ射線衍射儀、紅外光譜儀、掃描電子顯微鏡（ＳＥＭ）以及透射電子顯微鏡（ＴＥＭ）等。但是這些技術(shù)的操作條件苛刻，或樣品制備過(guò)程復(fù)雜，并不利于在生理狀態(tài)下對(duì)木材這種天然高分子復(fù)合材料結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的表征。原子力顯微鏡（ＡＦＭ）可在大氣條件下、液體環(huán)境中或真空條件下通過(guò)探針與樣品表面作用力的監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電樣品或非導(dǎo)電樣品的表面形態(tài)和力學(xué)性能的測(cè)定，因此非常適合木材樣品的分析與研究。原子力顯微鏡以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為研究木材微觀結(jié)構(gòu)和超微觀結(jié)構(gòu)不可或缺的重要儀器，為致力于木材科學(xué)研究的科研工作者提供了一種更為簡(jiǎn)潔有效的分析工具。本文綜述了原子力顯微鏡在木材微觀尺度結(jié)構(gòu)研究、纖維素表面形貌和粗糙度分析以及基于ＡＦＭ的納米壓痕技術(shù)在木材細(xì)胞壁力學(xué)性能測(cè)定等方面的研究現(xiàn)狀，并展望了原子力顯微鏡技術(shù)應(yīng)用于木材膠合界面結(jié)構(gòu)尺寸和性能的原位定量測(cè)試，及與其他技術(shù)的聯(lián)用實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞力學(xué)性能的測(cè)定。

木材是一種多孔狀、層次狀、各向異性的非均質(zhì)天然高分子復(fù)合材料。現(xiàn)階段，科研者主要從微觀、細(xì)觀以及宏觀３個(gè)尺度對(duì)木材的性能進(jìn)行研究。其中的微觀尺度通常指在微米尺度下能夠觀察到的木材細(xì)胞壁各層次的結(jié)構(gòu)。早期，ＳＥＭ和ＴＥＭ被廣泛用于微觀尺度下木材細(xì)胞壁特性的研究。ＡＦＭ作為一種新興的表面結(jié)構(gòu)表征手段，因樣品制備簡(jiǎn)單、分辨率高、可提供真實(shí)的三維形貌以及可以在多種環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試也被開(kāi)始用于木材微觀尺度結(jié)構(gòu)的分析。

Ｈ。ａｎｌｅｙ等于１９９４年在氣相環(huán)境下通過(guò)ＡＦＭ對(duì)云杉管胞的壁層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，從圖片上能清晰的觀察到木材細(xì)胞壁壁層結(jié)構(gòu)，并明顯地觀察到在Ｓ２橫截面處呈周期性排列的層狀結(jié)構(gòu)。２００１年，Ｃｌａｉｒ等利用ＡＦＭ對(duì)同種木材的細(xì)胞分別在浸水和氣干２種狀態(tài)下的微觀形貌進(jìn)行了表征，并同時(shí)采用ＳＥＭ對(duì)細(xì)胞壁的干燥表面進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)２者的觀察結(jié)果基本一致。２００２年，Ｆａｈｌéｎ等通過(guò)ＡＦＭ和ＳＥＭ對(duì)挪威云杉管胞壁層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。ＡＦＭ研究結(jié)果顯示破壞區(qū)域的細(xì)胞壁呈同心薄層狀結(jié)構(gòu)，薄層厚度在１５—２５ｎｍ，相當(dāng)于單根微纖絲。上述研究結(jié)果證明，可以將其他顯微技術(shù)和ＡＦＭ聯(lián)用，相互補(bǔ)充，以便掌握更全面的分析數(shù)據(jù)。１９９７年，Ｎｅｉｎｈｕｉｓ等通過(guò)等離子體技術(shù)提高云杉木材表面的耐水性，并利用ＡＦＭ對(duì)處理前后木材表面形貌進(jìn)行表征。從ＡＦＭ圖片上明顯地看出木材表面粗糙度的變化情況，充分體現(xiàn)出了等離子體處理的效果，認(rèn)為經(jīng)處理過(guò)的木材表面形貌的變化引起了表面粗糙度的改變，從而提高了木材的耐水性。上述結(jié)論與Ｂｅｎｔｅ等的研究結(jié)果基本一致。進(jìn)一步采用紅外光譜、元素分析等表征手段對(duì)木材表面耐水性提高的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了更深層次的揭示。試驗(yàn)表明可以將ＡＦＭ與多種表征技術(shù)相結(jié)合，獲得更加全面的木材結(jié)構(gòu)信息，為更好地利用木材及拓寬其應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和依據(jù)。