原子力显微镜（AFM）作为扫描探针类纳米表征仪器，样品无需导电处理，可在空气、液相、真空环境下开展测试，是化工、材料、半导体、生物领域常用的微观分析设备，除基础三维形貌成像外，依托不同测试模式可同步获取表面力学、电学、磁学、热学等多维度信息。
一、表面形貌与结构表征
这是AFM最基础的表征内容，可得到样品表面三维图像，定量分析表面粗糙度、颗粒粒径、薄膜台阶厚度、孔洞分布、晶界、相分离结构、表面缺陷、划痕、腐蚀形貌等。在二维材料领域，可通过台阶高度判定石墨烯、MXene等材料层数；高分子薄膜、涂层、催化剂、粉体材料都适合形貌观测，垂直分辨率可达亚埃级，适合纳米尺度微观结构分析。
二、纳米力学性能表征
依靠力曲线、力映射模式，可在微区定量测试杨氏模量、硬度、粘附力、摩擦力、形变、屈服特性等力学参数。适合高分子聚合物、凝胶、复合膜、细胞、生物大分子、纳米填料界面力学研究，能够绘制力学分布图，区分样品不同区域软硬差异，在化工膜材料、柔性材料、生物组织研究中应用广泛。
三、电学相关性能表征
搭配不同功能模式可实现微区电学表征：导电AFM（CAFM）测试局域电流、导电分布；开尔文探针力显微镜（KPFM）检测表面电势、功函数、界面电荷；压电力显微镜（PFM）表征铁电、压电畴结构；静电力显微镜（EFM）观测表面静电荷分布，常用于光伏材料、电池电极、半导体晶圆、导电高分子、压电功能材料的界面电学分析。
四、磁学、热学及界面特性表征
磁力显微镜（MFM）可表征磁畴结构；扫描热模式可获取微区热导率、热分布；同时还可直接测量固-液界面、胶体体系之间的分子间作用力、界面吸附行为，适合涂料、润滑体系、电化学界面研究，也支持原位动态观测，跟踪充放电、相变、溶液反应过程中表面结构演变。
五、生物大分子与生物样品表征
液相环境下可表征DNA、蛋白质、多肽、细胞膜、细菌等生物样品，观测分子构象、聚集形态，借助单分子力谱测试分子间结合力、解折叠力，可尽量维持样品天然状态，区别于电镜需要干燥固定的测试方式。
六、纳米操纵与微加工表征
AFM探针可实现纳米尺度操纵、刻蚀，用于纳米结构加工，同步观测加工前后形貌变化，辅助微纳器件工艺验证。
> 适用化工相关样品：高分子薄膜、分离膜、催化剂、涂层、纳米粉体、胶体、树脂、电池电极材料、光伏活性层、防腐镀层等。
