進一步了解探針尖與樣品表面的相互作用力及控制它們的方式后,AFM在高分子材料領域的應用不再局限于高分辨率的表面圖像。對非均相高分子體系(如嵌段共聚物和高分子共混)進行表面研究時,因各組分的機械性能不同,提高探針-樣品力可得到這些材料的組分圖。另外,在研究表層類似橡膠的高分子材料時,AFM可以穿透這一層,并觀測到不同深度的高分子排列。這表明AFM不再僅僅是一個表面技術。

　　AFM提供了觀察高分子結晶形態,包括片晶表面分子鏈折疊作用的有效手段。在較早的研究中,科研人員將含聚氧乙烯(PEO)晶體的溶液滴在載玻片上,在室溫、空氣環境下使溶劑揮發,然后用光學顯微鏡確定PEO結晶在載體上的位置,再由AFM觀察其晶體結構。由AFM圖象可確定PEO片晶表面幾何形狀接近正方形,厚度約為(12.5±0.5)nm。晶片在空氣中隨時間延長而逐漸被破壞,AFM圖象可記錄晶片在破壞時形成的不規則的樹枝狀結構,這些結構間的縫隙深度較PEO晶體厚度大,說明在這個過程中高分子鏈進行了重新折疊。大約1h后,結晶結構消失。