随着纳米科学和技术的快速发展，人们迫切需要对材料微尺度的局域力学性能进行定量化测试与表征。将近场声学和原子力显微镜相结合的扫描探针声学显微术具有分辨率高、无损、成像速度快等优点，非常适合材料纳米力学性能的定量化测试。原子力声学显微术(Atomic Force Acoustic Microscopy, AFAM)作为扫描探针声学显微术家族中很有前途的一项技术，其发展与应用受到越来越多研究者的关注。本文围绕AFAM的发展和应用，主要开展了以下几个方面的工作:　　(1)系统阐述了AFAM定量化纳米力学测试的基本理论和实验系统搭建。分析了AFAM的两种基本成像模式;研究了不同激励方式、施加压力和声学耦合剂对探针接触响应谱的影响。　　(2)系统研究了AFAM测试的准确度和灵敏度问题。准确度研究方面:将AFAM的单点模量测试及模量成像与纳米压痕对比，发现AFAM单点测试分散性较大，而模量成像相对误差小。灵敏度研究方面:研究了不同刚度探针及微悬臂不同阶模态的灵敏度。结果表明，高模量材料(＞30GPa)须采用硬探针(kC＞40N/m)测试，且高阶模态随着无量纲化接触刚度的增加具有更高的灵敏度。　　(3)提出利用软探针的高阶模态进行粘弹性测试的方法，该方法具有对接触阻尼灵敏度高，受接触刚度影响小的优势。提出了一种基于同一共振峰处三个不同频率激励和振幅检测的粘弹性成像方法，具有测试原理简单、成像速度快的优势。　　(4)利用AFAM对玻璃纤维复合材料不同相及其界面微区进行了力学性能成像。利用AFAM实现了对碳纤维皮芯结构的成像。　　(5)利用AFAM和PFM对PZT陶瓷同一区域内的力电耦合和纳米力学性能进行了成像。结果表明，AFAM对PZT陶瓷畴结构的成像可以和PFM相媲美。利用AFAM获得了高分辨的贝壳珍珠母微结构的力学性能分布。利用PFM和AFAM研究了珍珠母的结构功能关系，发现有机质模量低，压电性高，而文石晶片的模量高，压电性较低。　　(6)利用多频成像技术对圆孔上的石墨烯铺层进行了纳米力学成像。成像结果表明，高阶模态具有比一阶模态更高的测试灵敏度，且对样品基本无损。利用AM-FM技术对共混聚合物薄膜进行了力学性能成像，在一次扫描中同时获得了样品的弹性和损耗性质。　　(7)基于材料体系能量最优提出了一种材料微结构演化模拟的方法。利用该方法研究了拉压载荷下形状记忆合金的非线性变形行为及力电耦合加载下PZT陶瓷的极化、变形及织构演化情况。