隨著全球范圍能源危機的加重，生物質資源的研究與開發引起了科研工作者廣泛的關注。而纖維素作為生物質資源中更重要的一種天然高分子化合物，在紡織、食品和醫藥等領域得到了廣泛的應用，因此對纖維素的結構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構表征技術，可以通過檢測探針和樣品之間的相互作用力，實現纖維素表面形態和粗糙度的研究。

1998年，Ｂａｋｅｒ等利用原子力顯微鏡對結晶纖維素大分子結構進行分析，發現天然纖維素在結構上以纖維二糖為重復單元，在整個結晶區內，單斜晶系和三斜晶系緊密相連，并以１／４重復單元的錯位排列。Ｙａｍａｍｏｔｏ和Ｄｅｂｚｉ等后期的研究工作發現，經過熱處理后的熱亞穩型的三斜晶系可以轉化成為穩定的單斜晶系。2008年，有人利用ＡＦＭ對纖維素表面形態進行分析，發現當選用的基體帶正電荷時，纖維素能夠舒展地附著在表面，而當基體表面帶有負電荷時，纖維素則會形成緊湊的球形結構存在于表面。上述現象是由于纖維素本身含有的尤性羥基使其表面帶有負電荷而產生的。因此，在利用ＡＦＭ對纖維素的形態進行觀測時，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應用，ＡＦＭ對制漿工藝過程的改善具有現實指導意義。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，結果發現，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，這說明顆粒結構的物質主要是木素。更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、熱磨機械漿和化學熱磨機械漿）表面化學和形貌進行了分析，發現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高度方向數據，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，發現隨著ＳｉＯ２含量的增加，復合納米纖維素薄膜的粗糙度在增加，同時結合ＳＥＭ斷面掃描發現，ＳｉＯ２添加量不同時，斷面結構存在明顯的差別。