超材料是一类具有自然界中材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。超材料作为国内外研究的前沿热点之一,在材料科学、光学、应用电磁学等多个领域受到越来越广泛的关注。本文基于超材料相关理论,对其在传感器和隐身斗篷两种器件上的应用进行了一些有意义的探索。论文的主要研究工作如下：首先,本文设计了一种工作在C波段的不对称开口谐振环传感器。通过改变开口谐振环开口的位置,实现了特定区域电磁场的增强,从而得到了具有高Q值、高灵敏度特性的传感器。在此基础上模拟仿真了对介电物质变化的传感性能。该传感器的激励方便,结构简单,便于集成和加工。其次,本文将一种表面为凹槽褶皱结构的薄铜与WGM结合,设计了一种类表面WGM超材料传感器。由于在褶皱结构表面传播的类SPP模对周围介电环境的变化非常敏感,所以该传感器具有极高的灵敏度。该传感器在生物和化学领域微量介质样品的检测中具有潜在的应用。这项研究为新型超材料传感器设计和制备提供了一种可行的方法。最后,本文将传统电磁隐身技术拓展到热力学中,通过求解变换空间与原空间坐标的拉普拉斯方程,得到了任意形状热隐身斗篷的热导率张量。全波结果表明,所设计的斗篷能够正确引导热量绕过覆盖的内部区域,使其热通量为零,说明具有热保护功能；当热量流过斗篷区域后,空间的温度场分布与原来一致,说明也具有热隐身功能。这项研究在热传感器、电子芯片等元器件的热保护中具有潜在的应用。