原子力显微镜（Atomic Force Microscope, AFM）是一种高分辨率的表面分析工具，它通过测量微悬臂上的探针与样品表面之间的微弱相互作用力（主要是范德华力、静电力、摩擦力等）来获取样品表面的三维形貌和性质。AFM具有原子级的分辨率，能够在大气和液体环境下工作，适用于广泛的材料类型，包括固体、生物材料、高分子材料、金属和非金属材料等。
AFM的主要应用和测量能力包括：
表面形貌分析：
AFM能够在纳米和亚微米尺度上准确观测样品表面的三维形貌，包括表面粗糙度、颗粒度、平均梯度、孔结构和孔径分布等参数。
物理化学特性研究：
AFM可以研究样品表面的物理化学特性，如表面电势、磁场力、静电力、摩擦力和其他相互作用力。
高分辨结构观测：
AFM适用于观测生物分子、活细胞、蛋白等样品的纳米结构及快速变化的过程，可以直接在大气或液体环境中获得高分辨的图像及力学信息。
材料性能分析：
AFM可以分析材料的表面形貌、力学、电学、磁学、热学等性能，如表面粗糙度、阻抗分布、电势分布、介电常数、压电特性、磁学性质等。
原位观测：
AFM能够模拟电化学环境或工况环境对材料或反应过程进行原位观测，揭示电化学反应机理和材料在特定条件下的行为。
纳米级分辨率成像：
AFM利用激光反射或干涉法检测微悬臂的弯曲程度，从而以纳米级分辨率获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。
广泛应用领域：
AFM在材料科学、聚合物科学、半导体工业、电化学等领域有广泛应用，如检测基片表面抛光缺陷、图形化结构、薄膜表面形貌，以及研究聚合物相变过程和有机溶剂气氛下聚合物表面结构演变等。
综上所述，原子力显微镜是一种功能强大的表面分析工具，适用于从材料科学到电化学等多个领域的高分辨率表面形貌和性质研究。