近些年来,超材料和变换光学因为其对物理场新颖的控制思路以及大量潜在的应用吸引了人们的广泛关注。超材料和变换光学的理念已经成功地延伸到各类波动物理场的控制中,比如电磁波、声波、物质波、弹性波等。人们也将该理念引入拉普拉斯物理场的控制中,实现了对电流场、静磁场、热场的操纵。然而目前对于静电场、多物理场以及薄膜体系下拉普拉斯场控制的工作比较少人研究。因此,本文针对这些问题开展了以下研究工作:成功将超材料和变换光学的理念拓展到静电场的控制中,并将这些理念应用于静电场隐身斗篷的设计。提出了一种双层结构实现对静电场的完美隐身,该隐身器具有结构简单、易加工、易拓展等优点。提出利用静电场超材料实现各向异性介电常数,并结合变换光学原理,实现了地毯式静电场隐身器件。成功将超材料的理念扩展到能同时控制多物理场的多功能器件的设计中。从理论和实验上设计出了具有能够同时独立控制导热系数和导电率张量的多物理场超材料,并基于此设计出了一种多功能器件,该器件由四种常规材料组成,可以实现对环向和径向的导热系数和导电率的灵活控制。通过设计,该器件具有径向导热系数高、环向导热系数低、径向导电率低以及环向导热系数高的特殊性能,最后从理论和实验上验证了该器件可以同时对热场隐身以及对电流场收集。同时,研究和制备了一种双功能收集器,该器件能够同时实现对电场和热场的收集以及保护外场不受收集器的干扰。设计并制备了一种简单有效的扇形结构实现双功能收集器,模拟和实验结果表明其具有对电场、热场两种物理场同时收集的效果。提出了一种能实现薄膜体系下拉普拉斯场控制的普适性方法。利用一种材料覆盖在同一种材料或者另外一种材料上构建“双层超材料”,实现所需要的导热系数或者导电系数,从而达到对拉普拉斯场控制的目的。通过该方法成功实现了各类薄膜体系下单物理场和多物理场控制器件。首次提出了一种利用有源和无源方案共同结合的方法来实现对多物理场控制的新理念。在该理念中,其中一种物理场用有源的方式控制,而另外一种物理场则用无源的方式控制。从理论和实验上实现了一种能够对电场和热场同时隐身的双功能隐身器。另外,也成功将该理念扩展至多物理场的独立地控制中,在理论和实验上实现了一种能够同时独立控制电场和热场的双功能器件。