納米壓痕和原子力顯微鏡是分析木材亞微觀結構的重要表征技術，能夠對木材中強化纖維聚合物的界面及木材細胞壁進行原子級空間分辨的表面結構表征，對納米級硬度、彈性、塑性等力學性能進行測定。傳統的納米壓痕技術是直接采用專用納米壓痕儀進行檢測，而將納米壓痕技術與ＡＦＭ結合是一種新興的測定力學性能的方法?；冢粒疲偷募{米壓痕技術是微納米尺度下研究木材及木質材料硬度和彈性模量的重要方法，可以實現對55第１期高步紅等：原子力顯微鏡在木材科學研究中的進展。
木質材料細胞壁的力學性能（硬度、彈性模量、屈服強度）的量測。
1997年，Ｗｉｍｍｅｒ等采用納米壓痕技術首次對云杉木材管胞壁的硬度和彈性模量進行了報道，對80年生云杉早晚材管胞２Ｓ層的縱向模量平均值的大小進行了計算，并進一步發(fā)現尖削形狀管胞細胞壁邊緣的機械性能更優(yōu)。后續(xù)的研究工作發(fā)現，通過納米壓痕技術測得的細胞壁上的數據是離散的，且相鄰管胞次生壁之間的彈性模量和硬度數據不一致，研究者推測該現象可能與細胞壁微纖絲角、壓針的有效壓入角度（壓針軸與細胞縱軸之間的夾角）以及幾何形狀等因素相關。2002年，Ｇｉｎｄｌ等通過基于ＡＦＭ技術的納米壓痕儀和小角Ｘ射線衍射儀的聯用，對三聚氰胺改性后的云杉細胞壁Ｓ２層的縱向力學性能與微纖絲角之間的作用進行了研究，研究結果發(fā)現，納米壓痕技術測得的彈性模量值與微纖絲角的大小緊密相關，而硬度值受微纖絲角影響較小。2006年，Ｗａｎｇ等采用連續(xù)納米壓痕技術研究了木材細胞壁的納米級硬度和彈性模量，并報道了天然木材纖維的硬度和彈性模量大小，發(fā)現這與纖維素微纖絲角的大小有關。2009年，Ｋｏｎｎｅｒｔｈ等采用準靜態(tài)納米壓痕技術，同時結合廣角Ｘ射線散射技術和拉曼光譜技術，全面地對納米壓痕測試結果的影響因素展開研究，認為壓針的有效壓入角度對彈性模量測量結果的影響更大，從而使相鄰管胞次生壁之間的彈性模量值的大小存在差別。
在研究厚度為納米級的界面力學性能時，表征較為困難。納米壓痕技術受限于分辨率，不能測得真正的界面區(qū)域；而普通的原子力顯微鏡的力學成像效果受限于材料剛度，不能反應界面的力學信息。然而，Ｈｕｒｌｅｙ于2009年引入了接觸諧振力顯微鏡（ｃｏｎｔａｃｔ?ｒｅｓｏｎａｎｃｅｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，簡稱ＣＲ?ＦＭ），即超聲原子力顯微鏡。它可對納米尺度下的界面形貌特征及其力學信息分布進行表征，從而實現在納米級分辨率下對材料真實力學性能進行定量表征，成為微觀力學表征技術的發(fā)展趨勢。Ｎａｉｒ等于2010年利用超聲原子力顯微鏡技術對天然纖維細胞壁各個壁層以及強化天然纖維聚合物界面的力學性能展開研究。根據實驗結果計算出纖維細胞壁Ｓ２層、Ｓ１層、胞間層的模量分別為22.5—28.0，17.9—20.2，15.0—15.5ＧＰａ，而被馬來酸酐接枝聚丙烯（ＭＡＰＰ）改性后的界面為118—160ｎｍ，進一步發(fā)現纖維與聚合物間界面區(qū)域的彈性模量呈梯度變化。
原子力顯微鏡作為一種新型的表面結構分析儀器，因其獨特優(yōu)勢已被廣泛地應用于木材科學領域，諸如木材微觀尺度結構表征，纖維素表面形貌和粗糙度分析以及基于ＡＦＭ的納米壓痕技術在木材細胞壁力學性能測定。為了進一步拓展原子力顯微鏡在木材科學領域中的應用，以及將其不斷深入到木材學科的研究工作中，在今后的科研工作中還可以在以下幾方面繼續(xù)開展深入研究：（１）加強峰值力納米力學模量成像技術在木材領域的研究與應用。峰值力納米力學模量成像技術作為原子力顯微鏡技術的延伸，具有高效率、高分辨率、穩(wěn)定性以及可多次原位測量等特征，能夠實現對界面結構形貌及物理特性的定量檢測，也是對多相材料區(qū)域力學性能進行表征的前沿技術。目前，峰值力納米力學模量成像技術在木材領域的研究尚未普及。今后的科研工作可以加強該方法在木材膠合界面結構尺寸和性能的原位定量測試為深入研究木材膠合界面的微小區(qū)域提供了新的，方法和思路。（２）木材的各向異性和不均勻性使其結構非常復雜，使用單一表征手段很難對其結構進行全面表征，因此可以將原子力顯微鏡技術與其他多種表征技術相結合及采用不同方法間相互驗證、相互補充，可以更全面地掌握木材結構信息。比如將原子力顯微鏡與激光共聚焦顯微鏡結合使用，觀察樹脂在細胞壁上的分布，從而量化樹脂對細胞壁力學性能的影響；或者將原子力顯微鏡技術與二維核磁共振技術結合，可用于研究涂料和木材間復雜的化學反應與細胞壁力學性能之間的關系，但目前缺乏相關的表征報道。（３）基于ＡＦＭ的納米壓痕技術對木材樣品細胞壁的力學性能（硬度、彈性模量等）及其影響因素的研究，以便建立木材細胞壁力學性能與木材產品的力學性能之間的數學模型，從而為對木材進行加工和改性提供理論依據，更終實現木材產品的超前設計。