Grenzflächen haben in einer Reihe von Materialien Ausdehnungen im Nanometerbereich und spielen typischerweise eine Schlüsselrolle für die Eigenschaften von Verbundmaterialien. Das Verständnis der Thermodynamik und der Wärmeübertragung durch die Grenzflächen ist eine entscheidende Herausforderung für das Design und die Konstruktion von Verbundwerkstoffen. Zum Beispiel wurden graphenhaltige Polymerverbundwerkstoffe häufig verwendet, um die thermischen Eigenschaften um Größenordnungen zu verbessern. Sie haben aber die hohen Erwartungen, hauptsächlich aufgrund des thermischen Widerstands an der Grenzfläche, noch nicht erfüllt. Die Simulation dieser Systeme bietet sicherlich die Möglichkeit, wertvolle Einblicke in die Physik an der Schnittstelle zu gewinnen und einige offene Fragen zu beantworten. Die Simulation dieser Systeme ist jedoch nicht trivial und erfordert die Überwindung von zwei großen Hürden. Das erste Problem besteht darin, dass die Schnittstelle mit geeigneten Modellen korrekt beschrieben werden muss, um einen realistischen Vergleich mit den Experimenten durchzuführen. Zweitens gibt es ein Skalenproblem; wenn man versucht, diese komplexen Systeme mit der höchsten Auflösung in allen chemischen Details zu modellieren, erstrecken sich die relevanten physikalischen Probleme oft über Längen- und Zeitskalen, die außerhalb der gegenwärtigen Rechenleistungen liegen. In dieser Doktorarbeit befasse ich mich mit den beiden oben genannten Problemen, mit der genauen Beschreibung der Wechselwirkung zwischen den Komponenten und damit, wie man vergröberte Modelle dafür ableitet. Dadurch erhalten wir ein detailliertes Verständnis darüber, welche Veränderungen die vergröberte Darstellung an den Fest-Flüssig-Grenzflächen bewirkt. Die vorliegende Dissertation zielt darauf ab, ein grundlegendes Verständnis der Fest-Flüssig- Grenzflächen zu erlangen und ein Verfahren vorzuschlagen, das die Simulation großer Systeme von Teilchennetzen ermöglicht, die von einer fluiden Komponente umgeben sind. Zu diesem Zweck befassen wir uns zunächst mit Details der Grenzflächenthermodynamik, indem wir Fest-Flüssig- Grenzflächen von graphenhaltigen Systemen untersuchen. Dann erweitern wir diese Studie auf vergröberte Flüssigkeitsmodelle, um im Detail zu untersuchen, wie sich das Grenzflächenverhalten dadurch verändert. Wir beobachten vor allem, dass der entropische Anteil der freien Energie durch diese Art der Auflösung nicht genau reproduziert wird. Wir haben gelernt, dass zur präzisen Darstellung der Schnittstellen sowohl die Wechselwirkungsenergie als auch ihre Fluktuationen reproduziert werden müssen. Mit diesen Erkenntnissen schlagen wir einen Ansatz vor, um Graphenpartikel an der Wasser-Öl- Grenzfläche zu simulieren. Unter Verwendung des makroskopischen Benetzungskoeffizienten als relevanten Parameter wurde ein einfacher Ansatz zur Ableitung von Fest-Flüssig-Wechselwirkungselementen vorgeschlagen und getestet. Durch Simulationen mit verscheidenen Werten des Benetzungskoeffizienten konnten wir bestätigen, dass die Bedingungen für die Adsorption von Teilchen mit makroskopischen Vorhersagen übereinstimmen. Es wird weiter gezeigt, dass der vorgestellte Ansatz für atomare und grobe Auflösungen von Flüssigkeiten gleich gut funktioniert. Im nächsten Schritt wurde eine detaillierte Studie zum Einfluss der Wasser-Grobkörnung auf den Wärmeübergang über Wasser-Graphit-Grenzflächen durchgeführt. Durch die Berechnung der Grenzflächenwärmeleitfähigkeit (G) haben wir die Unterschiede in der Wärmeübertragung für atomare und grobe Auflösung von Wasser bei unterschiedlichen Benetzungsstärken untersucht, die von hydrophob bis schwach hydrophil reichen. Ziemlich überrascht beobachten wir, dass ein vergröbertes Modell von Wasser ausreichend ist, um G zu berechnen. Diese wichtige Erkenntnis bedeutet, dass die Wärmeübertragung über die Fest-Flüssig-Grenzfläche hauptsächlich im Niederfrequenzbereich stattfindet und Hochfrequenzmoden (oder Freiheitsgrade), die durch eine Vergröberung entfernt werden, nur einen geringen Einfluss haben. Die obigen Erkenntnisse werden uns in die Lage versetzen, komplexe Systeme (bis zu 100 nm) von Graphen an Wasser-Öl-Grenzflächen zu modellieren und uns weiterhin ermöglichen, den Wärmetransfer über Teilchennetzwerke zu charakterisieren. Die hier durchgeführten Computerstudien könnten die Bemühungen zur Entwicklung von Ansätzen in der Multiskalenmodellierung vorantreiben und dazu beitragen, offene Fragen im Bereich des Wärmetransfers und der Selbstorganisation in Polymernanokompositen zu beantworten.